在义大利对古地磁学的研究使他开始研究义大利沿岸深海底石灰岩的地磁逆转；而且他和其他合作者可测定地磁逆转间隔超过一亿年。
撞击理论.沃尔特和其父亲路易斯·阿尔瓦雷茨最为人所知的就是和弗兰克·阿萨罗、海伦·米歇尔等人发现在白垩纪-第三纪地层之间富含铱的黏土层（K-T界线）。因为铱在地球表面相当少见，却在小行星中相当大量，因此他的团队假设该地层是因为撞击事件而产生，而一个巨大的小行星撞击地球很可能是白垩纪-第三纪灭绝事件的原因。之后，在世界上许多地方也发现了铱异常；且更进一步发现了被