Po powrocie ekspedycji do Francji w roku 1804 nadal pracował z Péronem, a po jego śmierci w roku 1810 – z Louis de Freycinetem, przygotowując pracę pt. Voyage aux terres australes sur le Géographe et Naturaliste (wydanie 1. tomu w roku 1807).
W latach 1815–1825 Lesueur mieszkał w Filadelfii w Stanach Zjednoczonych, gdzie – wraz z amerykańskim naturalistą i rysownikiem Johnem Jamesem Audubonem – nadal sporządzał dokumentację zoologiczną, a wyniki prac wysyłał do Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu. W roku 1833 odwiedził miejscowość Vincennes w stanie Indiana, gdzie sporządził pierwszy znany szkic przedstawiający Grouseland, posiadłość prezydenta Williama Henry’ego Harrisona. W latach 1826–1836 Lesueur mieszkał w „Nowej Harmonii”, wzorcowej osadzie Roberta Owena w Indianie, gdzie pracował jako nauczyciel rysunku i badał gatunki ryb rzek Ameryki Północnej.
Po powrocie do Francji został dyrektorem Muzeum Historii Naturalnej w rodzinnym Hawrze.