Fou un dels organitzadors i participants de la gran expedició del Challenger, que recorregué l’Atlàntic i el Pacífic des del 1873 fins al 1876 i obtingué valuoses informacions dels fons marins, com també de la fauna i de la flora de les regions estudiades. Hom li deu la publicació en 50 volums del Report on the Scientific Results of the Voyage of H.M.S. Challenger, fonament de l’oceanografia moderna, i The Depths of the Oceans (1912), en col·laboració amb J.Hjort.