Agassiz fortsatte etter at han i 1832 var blitt professor i naturalhistorie i Neuchâtel sin iktyologiske forskning, og utgav sammen med Carl Vogt et stort arbeid, Histoire naturelle des poissons d’eau douce de l’Europe centrale (1839–45), som imidlertid aldri ble avsluttet. Senere viet han seg studiet av de fossile fisker og utgav om dem det klassiske arbeide Recherches sur les poissons fossiles (1833–42).
Blant hans mange viktige arbeider i zoologi kan for øvrig nevnes hans Monographie d’échinodermes vivants et fossiles (1838–42). I biologien hyllet han en teleologisk oppfatning og søkte derfor å argumentere mot Charles Darwins reformerte utviklingslære.
Agassiz er kjent også som geolog, med sine banebrytende undersøkeleer av Alpenesisbreer. I sitt i 1840 utgitte arbeide Études sur les glaciers nedla han fruktene av flerårige undersøkelser, på grunn av hvilke han trodde seg å kunne dra slutningen at i den vår tid nærmest foregående geologiske periode isbreene hadde vidt større utstrekning og betydning enn for samtiden, og at derunder den større del av den nordlige halvklode var dekket av store ismasser.
På oppdrag av den preussiske regjering reiste Agassiz i 1846 til USA og holdt der forelesninger om istiden som fikk stor oppmerksomhet. Han fikk i 1847 et professorat i zoologi og geologi ved Harvard University, og grunnla der et ved sine rikholdige zoologiske og paleontologiske samlinger berømt museum. I den nye verden ble han naturforskningens fader. I 1865 fikk han ved enkelte bidrag av en kjøpmann i Boston, Thayer, anledning til å foreta en naturvitenskapelig ekspedisjon til Amazonasflodens elvedal. Der ble det oppdaget en meget stor mengde nye fisker, og han fant på grunnlag av funnene nye holdepunkter for tidligere istiders og isbreenes effekter.
I 1873 stilte en formuende borger av New York City, John Anderson, 50 000 dollar til disposisjon for Agassiz' til anlegget av en zoologisk forsøksstasjon på en liten øy i Buzzard Bay. Agassiz døde imislertid kort tid etter. Hans enke utgav i 1885 hans biografi og brev.
Agassiz har fått gi navn til Promontorium Agassiz i fjellkjeden Montes Alpes på Månen.
Nouvelles études et expériences sur les glaciers actuels, 1847
^Hverven, Tom Egil. «Isens spor». Klassekampen. Besøkt 28. februar 2021.
^Hestmark, G. (2018). Jens Esmark's mountain glacier traverse 1823− the key to his discovery of Ice Ages. Boreas, 47(1), 1-10.
^Hestmark, Geir (2018). «Jens Esmark's mountain glacier traverse 1823 − the key to his discovery of Ice Ages». Boreas. 1 (på engelsk). 47: 1–10. ISSN1502-3885. doi:10.1111/bor.12260. Besøkt 28. februar 2021. «The discovery of Ice Ages is one of the most revolutionary advances made in the Earth sciences. In 1824 Danish‐Norwegian geoscientist Jens Esmark published a paper stating that there was indisputable evidence that Norway and other parts of Europe had previously been covered by enormous glaciers carving out valleys and fjords, in a cold climate caused by changes in the eccentricity of Earth's orbit. Esmark and his travel companion Otto Tank arrived at this insight by analogous reasoning: enigmatic landscape features they observed close to sea level along the Norwegian coast strongly resembled features they observed in the front of a retreating glacier during a mountain traverse in the summer of 1823.»
