Un anno dopo si trasferì dunque a Barcellona, dove vi rimase per due anni. Allora il suo insegnante di chimica era Francisco Carbonell, un discepolo di Fourcroy ed un grande promotore della chimica industriale. Grazie al supporto di Carbonell, ad Orfila fu concessa una borsa di studio dalla "Junta de Comercio de Barcelona", in modo da proseguire gli studi di chimica per altri quattro anni a Madrid e successivamente a Parigi, per ritornare poi a Barcellona dove lo aspettava una cattedra di chimica.