Un año más tarde recibió una beca postdoctoral en la Universidad Johns Hopkins, pero inmediatamente lo dejó cuándo lo recomienda el biólogo Edward Sylvester Morse, siendo contratado por el gobierno japonés para suceder a Morse como profesor en la Universidad Imperial de Tokio de 1879-1881.

Influido por su formación en Alemania, introduce métodos sistemáticos de búsqueda biológica, incluyendo el uso del microscopio.

Se mudó a Clark Universidad (Worcester, Massachusetts) (1889–92), entonces devino profesor y curador del Museo Zoológico en la Universidad de Chicago (1892–1910) mientras al mismo tiempo sirvió de director fundador del Laboratorio Biológico Marino, Woods Hole, Massachusetts (1888–1908).

UU. Sistematizó los procedimientos de europeos anatomistas y zoólogos que habían desarrollado en las pasadas dos décadas.

Whitman solo escribió un libro sobre ortogénesis publicado nueve años después de su deceso en 1919 titulado Orthogenetic evolution in pigeons; y luego en tres volúmenes titulados Posthumous Works of Charles Otis Whitman, Gould expuso que tal texto se escribió "tan tarde, para generar alguna potencial influencia".