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Il participe à de nombreuses expéditions dans le nord du continent nord-américain. De 1882 à 1883, il part en mission dans l'île Béring et au Kamtchatka. En 1895, il se rend dans les îles Komandorski, pour y étudier les otaries pour U.S. Fish Commission (le ministère américain de la pêche). Cette étude sera suivie d'une seconde en 1922.
Il mène l'intégralité de sa carrière au Smithsonian. En 1884, il devient assistant conservateur au département des oiseaux, en 1889, il devient conservateur à celui des reptiles et en 1899, conservateur des reptiles et des amphibiens. À partir de 1911, il dirige l'intégralité de la biologie, fonction qu'il conserve jusqu'à sa mort grâce à un décret présidentiel qui le libère de l'obligation de prendre sa retraite.
Il fait paraître plus 400 articles scientifiques sur les oiseaux, les reptiles, les otaries et l'herpétofaune de Porto Rico, ainsi que sur bien d'autres sujets.
Durant son voyage à l'île Bering, il se passionne pour la vie de Georg Wilhelm Steller (1709-1746), qui avait exploré l'île avant lui. La vie de ce scientifique explorateur deviendra son hobby et il en écrira sa biographie.