Badał także skamieniałości odkryte na zachodzie Stanów Zjednoczonych i opisał wiele gatunków i rodzajów wymarłych zwierząt, takich jak m.in.: lew amerykański (Panthera atrox), Canis dirus, Hyracodon. Nadał również nazwę pierwszemu amerykańskiemu dinozaurowi – Hadrosaurus foulkii. Jeszcze przed publikacją Darwina O pochodzeniu gatunków Leidy opisał zjawisko wymierania gatunków, pojawiania się nowych oraz zmian zachodzących w obrębie jednego gatunku. Gdy Darwin opublikował swoje teorie: ewolucji i doboru naturalnego w 1859, Leidy szybko stał się jego zwolennikiem.
W 1853, po przejściu Williama Hornera na emeryturę, Leidy został profesorem anatomii na University of Pennsylvania. Funkcję tę sprawował przez kolejnych 38 lat. W 1871 ustanowił Wydział Historii Naturalnej w Swarthmore College i uczył tam do 1885, kiedy to założył Wydział Biologii w University of Pennsylvania. Od tego momentu aż do śmierci wykładał zarówno na University of Pennsylvania, jak i Swarthmore College. W 1885 został wybrany prezydentem Wagner Free Institute of Science of Philadelphia. Przez ostatnie sześć lat życia był nie tylko kuratorem Academy of Natural Sciences, ale również odpowiadał za rozwój i utrzymanie eksponatów związanych z historią naturalną w Wagner Institute i University of Pennsylvania.