Tras un curso de Embriología impartido por Michael Foster en 1871, Balfour comenzó a interesarse por la morfología.

Su siguiente trabajo fue un largo tratado titulado Embriología comparada: el primer volumen, publicado en 1880, trataba de los invertebrados y el segundo, aparecido un año más tarde, de los vertebrados.

Siete meses después, Balfour moría en un accidente de montaña durante el ascenso del Mont Blanc.

A partir de sus observaciones sobre las capas germinales, Balfour defendió dos tesis evolutivas: 1) la formación del endodermo y el mesodermo en embriones de pollo es distinta de su formación en anfibios; 2) la formación del mesodermo es secundaria en los invertebrados y primaria en los pájaros.

Los amphioxus y las ascidias serían productos degenerados de los protocordados[2]​