Buckland skrev den første fullstendige avhandlingen om en fossil dinosaur, det var en reptil som han kalte Megalosaurus. I et annet arbeid beviste han at Kirkdale Cave hadde vært en forhistorisk hyenehule. Dette ble han tildelt Copley-medaljen for. Den ble rost som et eksempel på hvordan vitenskapelig analyse kunne rekonstruere fjerne hendelser. Han var banebrytende for bruken av fossilisert avføring for å rekonstruere økosystemer, og skapte begrepet koprolitter.