Hacia 1840, y utilizando el método de la estratigrafía, pudo confirmar la realidad del sistema de las tres edades (Piedra, Bronce y Hierro) propuesto por su predecesor.
Comisionado por el rey de Dinamarca, Cristian VIII, viajó por numerosos países del norte y centro de Europa (Suecia, Austria, Alemania, Suiza) y de 1846 a 1847 residió en las islas británicas e Irlanda estudiando la cultura vikinga.
Hizo numerosos dibujos y acuarelas sobre las muestras encontradas, y publicó un trabajo sobre el tema de la civilización nórdica en las islas británicas en danés en 1851, que fue traducido al inglés en 1852.
Worsaae tuvo un gran reconocimiento científico en los ambientes culturales de la época.
Expresó que únicamente la estratigrafía y el estudio de los restos dejados por los hombres primitivos nos dan pistas para establecer la historia de la humanidad antigua.