לאחר שמונה שנות שירות עזב מורצ'יסון את הצבא והתחתן עם שרלוט הוגונין (1788–1869), בתו היחידה של הגנרל הוגונין, מבית נורסטד, המפשייר. מורצ'יסון ורעייתו סיירו שנתיים באירופה, בעיקר באיטליה. לאחר מכן הם התיישבו בטירת ברנארד (אנ'), מחוז דרהאם, אנגליה בשנת 1818, שם הכיר מורצ'יסון את סרהאמפרי דייווי. דייווי הפציר במרצ'יסון להפנות את מרצו למדע, לאחר ששמע שהוא בזבז את זמנו ברכיבה וצייד. בעידודה של רעייתו שרלוט,[4] מרצ'יסון הוקסם מהמדע הצעיר של הגאולוגיה והצטרף לחברה הגאולוגית של לונדון (אנ'), ובמהרה הפך לאחד החברים הפעילים ביותר שלה. עמיתיו שם כללו את אדם סדג'וויק, צ'ארלס לייל וצ'ארלס דרווין.
מורצ'יסון חקר יחד עם רעייתו את הגאולוגיה של דרום אנגליה תוך שהקדיש תשומת לב מיוחדת לסלעים בצפון-מערב סאסקס ולחלקים הסמוכים להמפשייר וסארי. על סלעים אלה, כתב את עבודתו המדעית הראשונה אותה קרא ב"אגודה הגאולוגית של לונדון" בשנת 1825. כשהם מפנים את תשומת ליבו לגאולוגיה ביבשת, הוא ולייל בחנו את האזור הגעשי אוברן, חלקים מדרום צרפת, צפון איטליה, טירול ושווייץ. מעט אחר כך, עם סדג'וויק כבן לווייתו, חקר מורצ'יסון את הבעיה הקשה של המבנה הגאולוגי של האלפים. המאמר המשותף שלהם הוא קלאסיקה בספרות הגאולוגיה האלפינית.
מורצ'יסון התנגד לתורת האבולוציה של צ'ארלס דרווין. הוא התנגד להישרדות המינים ותמך ביצירה רצופה.[5]
חקר תקופת הסילור
בשנת 1831 נסע לגבול אנגליה – ויילס, כדי לנסות ולגלות את רצף השיכוב והסלעים באזור. התוצאה הייתה הגדרתה של המערכת השיכוב של תקופת הסילור שתחתיה קיבצו לראשונה סדרה חשובה של תצורות, שכל אחת הייתה גדושה בשרידים אורגניים ייחודיים שאינם שונים מאוד מאלו של סלעי אנגליה האחרים. מחקרים אלה, יחד עם תיאורים של שדות הפחם והתצורות בדרום ויילס ובמחוזות הגבול האנגלים, תוארו בספרו ב-1839.
בשנת 1846 קיבל תואר אבירות. בשנות חייו המאוחרות חלק גדול מזמנו הוקדש לענייני החברה המלכותית הגאוגרפית, שהיה בשנת 1830 אחד המייסדים שלה. הוא היה הנשיא בשנים הבאות: 1843–1845, 1851–1853, 1856–1859 ו-1862–1871. הוא גם היה פעיל במוזיאון הבריטי (1847–1849).
בשנת 1855 מונה מורצ'יסון למנכ"ל הסקר הגאולוגי הבריטי (אנ') ולבית הספר המלכותי למכרות (אנ') והמוזיאון לגאולוגיה בלונדון. השגרה הרשמית תפסה כעת חלק ניכר מזמנו בנוסף לכך הכין מהדורות נוספות של יצירתו על תקופת הסילור. (מהדורות 1854, 1872), שנועדו להציג את המאפיינים העיקריים של המערכת הסילורית המקורית בשילוב של התגליות החדשות, במיוחד כאלה שהראו את התפשטות המיון הסילורי למדינות אחרות.
^Bonney, T. G.; Stafford, The Revd Robert A. "Murchison, Sir Roderick Impey, baronet (1792–1871)". Oxford Dictionary of National Biography (online ed.). Oxford University Press. doi:10.1093/ref:odnb/19555. In 1799 Roderick was placed at the grammar school, Durham, where he led in mischief more often than in his class.
^Kölbl-Ebert, Martina (January 1997). "Charlotte Murchison (Née Hugonin) 1788-1869". Earth Sciences History. 16 (1): 39–43.