Agassiz arbeidet så som zoolog hovedsakelig med maneter, pigghuder og de laverestående dyrenes embryologi og anatomi. Han utførte store dypvannsundersøkelser i Karibia og i Mexicogolfen hvor han oppdaget en mengde tidligere ukjente dyrearter (bl.a. sjøpinnsvinet Aeropsis fulva). Han ble medlem av Vetenskapsakademien i Stockholm i 1899, av Fysiografiska sällskapet i Lund i 1901 og av Vetenskapssocieteten i Uppsala i 1902.