Enfrontat amb el seu col·lega E.D.Cope, fou un dels paleontòlegs més eminents de l’Amèrica del Nord i descobrí i anomenà moltes espècies de vertebrats fòssils, especialment dinosaures procedents de les troballes de l’oest nord-americà. Hom estima que entre Marsh i Cope descriviren prop de 120 espècies de dinosaures.