明某些动物（文昌鱼、海鞘纲等）在动物系中的地位；记述了栉水母纲、棘皮动物门和昆虫纲的胚层。对许多无嵴椎动物的排泄器官和淋巴器官进行了比较生理学研究。发表了八十多种着作，主要有《蛞蝓鱼（文昌鱼）的进化史》、《箒虫的解剖学和进化史》等。他的弟弟是着名古生物学家。
学术成就.科瓦列夫斯基发现尾索动物并不属于软体动物，尾索动物在幼体时有一条嵴索与，类似于嵴椎动物。并且，这些结构在胚胎时从同一胚层发育。从而，科瓦列夫斯基认为尾索动物应与嵴椎动物合并为嵴索动物。十九世纪动物学转而承认胚胎学