På oppdrag av den preussiske regjering reiste Agassiz i 1846 til USA og holdt der forelesninger om istiden som fikk stor oppmerksomhet. Han fikk i 1847 et professorat i zoologi og geologi ved Harvard University, og grunnla der et ved sine rikholdige zoologiske og paleontologiske samlinger berømt museum. I den nye verden ble han naturforskningens fader. I 1865 fikk han ved enkelte bidrag av en kjøpmann i Boston, Thayer, anledning til å foreta en naturvitenskapelig ekspedisjon til Amazonasflodens elvedal. Der ble det oppdaget en meget stor mengde nye fisker, og han fant på grunnlag av funnene nye holdepunkter for tidligere istiders og isbreenes effekter.