Letourneau skrev et betydelig antall verker om evolusjon, fra biologi til sosiologi, og oversatte Ernst Haeckel og Friedrich Karl Christian Ludwig Büchner til fransk, og var professor i antropologi. Han startet Det antropologiske selskap i Paris i 1865. Fra 1887 og fram til sin død var han generalsekretær i selskapet. Han etterfulgte Paul Broca, som hadde hatt stillingen frem til 1880.