Desde 1860 investigó la fauna invertebrada de la costa del Atlántico, especialmente lo referente a corales, anélidos, equinodermos y moluscos, y se volvió una verdadera autoridad en cefalópodos, especialmente los grandes calamares del Atlántico Norte.
En sus últimos días estudió la geología y los animales marinos de las Islas Bermudas.
En total, Verrill publicó más de 350 papeles y monografías, y describió más de 1000 especies en prácticamente cualquier grupo taxonómico mayor.
Su hijo, Alpheus Hyatt Verrill fue un arqueólogo, explorador, inventor, ilustrador y autor.
La abreviatura Verrill se emplea para indicar a Addison Emery Verrill como autoridad en la descripción y taxonomía en zoología.