Sars har på grunnlag av sine egne og sin fars innsamlinger skrevet artikler om nesten alle havets grupper av flercellede dyr fra hvalene ned til hydroidene. De omtales av Hjalmar Broch som eksakte og omhyggelige, systematiske studier av største verdi. Sars' største zoologiske arbeid er likevel granskingen av krepsdyr i Norskehavet. Avhandlingen illustrerte han med egne tegninger, og den er et standardverk i internasjonal zoologi. Ved studier av krepsdyr kan ingen unnvære hans systematiske og bindsterke hovedverk . I 1882 oppkalte han etter den britiske zoologen Charles Spence Bate.