Invitado por el emperador Pedro II, arribó a Brasil en 1884 para trabajar en el Museo Nacional de Brasil en Río de Janeiro, en el que se desempeñó hasta 1890.
Laboró posteriormente en el Museo Paraense (que después se llamaría Museu Paraense Emílio Goeldi) en Belem, atendiendo la invitación del gobernador de Pará , Lauro Sodré; allí permaneció desde 1894 hasta 1907.
Su trabajo fue muy amplio, pero se destacan sus estudios sobre los vertebrados y sobre los insectos parásitos o dañinos, como las filoxeras y además publica el libro American Vines en el que abogó por plantar los pies de las viñas americanas.
Su obra sobre las aves de la Amazonia, Die Vogelwelt des Amazonensstromes, apareció en 1901.
Era el padre de Oswaldo Goeldi, un notable grabador e ilustrador brasileño.