Następnych siedemnaście lat zajęło Catesby’emu ukończenie The Natural History of Carolina, Florida and the Bahama Islands. Publikację dzieła sfinansowano dzięki wolnej od oprocentowania pożyczce, jakiej udzielił przyrodnikowi jeden z członków Towarzystwa Królewskiego, Peter Collinson. Warto wspomnieć, że Catesby jako pierwszy umieścił kolorowe plansze przedstawiające okazy flory i fauny w książce poświęconej historii naturalnej. Techniki sztychu nauczył się sam. Pierwszy tom swojej Naturalnej historii Catesby ukończył w 1731 roku, za co w lutym 1733 roku uhonorowano go członkostwem w Towarzystwie Królewskim. Drugi tom gotowy był dziesięć lat później. W latach 1746–1747, dzięki materiałom przysłanym z Ameryki przez Johna Bartrama, Catesby przygotował jeszcze suplement do swojej pracy. Szkice do Naturalnej historii znajdują się obecnie w Royal Library w zamku Windsor.