這時的拉馬克已年屆五十，時年1794年。低等動物學在當時是最落後的生物學科，人們都不願意搞這項研究，因為此項研究複雜而且艱難。而最難的項目是蠕蟲和昆蟲的研究，
拉馬克改行埋頭苦幹，一直到他去世，整整研究了35年。
1801年，拉馬克發表了專著《無脊椎動物的分類係統》。這部書將他轉入動物學研究近五年的成果進行了概括總結，在世界上第一次提出了進化論的思想，首創了兩個科學概念即嚴脊椎動物”和“無脊椎動物”。
1809年，《動物哲學》出版了。這部書奠定了現代無脊椎動物分類的基礎，極為係統地表明了進化理論，明確提出了生物進化的學說。
拉馬克是世界最早提出進化論而有條理且合邏輯的人。
首先，拉馬克向神權提出了挑戰。
他認為，生物的進化是階梯發展的序列，由簡單到複雜、由低級到高級。如果進行動物和植物的分類，必須遵循進化原則。拉馬克指出，生物不是上帝原創的，而是自然本身在其漫長的時間內形成的，由進化而來。
在進化的過程中，生物樹不斷分枝分杈，形成一個譜係。
拉馬克提出推動生物進化的力量是內部原因和外部原因共同作用。其一是物體內部固有的進化傾向，其二是外部環境的影響。其中內因是大方向，起決定作用，而外因造成了分支，形成譜係。
拉馬克提出“獲得性”遺傳和“用進廢退”的理論。
比如說長頸鹿，拉馬克認為，某種動物，可能是長頸鹿的祖先。原來這種動物的脖子沒有那麼長，但是隨著環境的變化和它們的主觀意誌，它們要經常采集樹葉，不斷地伸長脖子，還有四肢等能使上勁兒的器官也不斷地前伸。
在這個過程中確實有些器官會發生變化，而這種變化會日積月累，在後代身上體現出來，每一代比上一代明顯，一代一代就成為今天的樣子。
拉馬克提出的動物進化有主觀願望和獲得性遺傳，在今天看來是不甚科學的。首先主觀性願望是錯誤的意識與思維上的認識，至於獲得性遺傳，沒有什麼證據表明確實如此。
但拉馬克所含的“用進廢退”思想卻極其有價值，這種說法引導了很多科學家。
拉馬克的思想打破了“物種不變”的陳舊觀念，保守勢力、宗教勢力勾結在一起反對他。他意誌堅強，相信曆史會證明他的價值。
其實，拉馬克在失去盧梭與布豐這樣的良師益友之後，便沒有多少順心的日子。新任園長不過讓他做了一名保管員，以他的才能又何止小小的保管員呢?共和國政府增設講座講授時，明知他是植物學上的權威，卻留下一個最冷最難的動物學教席給拉馬克。
更令人寒心的是居維葉。他是19世紀初期法國生物學“獨裁者”，很有天才但卻與政府混得火熱。他持“災變說”而反對進化論。居維葉是拉馬克一手舉薦的，但他處處打擊拉馬克，已經超出了學術範圍。因為他和官方關係極其密切，熱愛科學人才的拿破侖受居維葉影響加上自己的偏見，竟然也當麵侮辱拉馬克。
老人77歲時雙目失明，這是由於他長期在顯微鏡下積勞成疾而成。他在生命的後十年，口述了《無脊椎動物誌》最後兩卷。
1829年，偉大而堅強的拉馬克走完了他達觀開朗而又受苦受難的一生。他一生貧困，然而又遭受冷落和打擊，失去忘年之交的他一生少有知己。
死後，拉馬克連一塊像樣的墓地也買不上，在貧民窟的公墓草草安葬。
然而他是正確的，那些保守勢力沒有做到讓世人懷念，隻有曆史銘刻著他偉大的業績。在1909年，巴黎樹立了拉馬克的銅像，鐫刻了他惟一的親人——女兒柯尼麗亞的話：“您未完成的事業，後人總會替您繼續的，您已取得的成就，後世也總會有人讚賞吧!父親。”