Allí, dedicó su atención a la ciencia física y natural, en particular, la mineralogía.
Waltershausen fue llamado en honor de Johann Wolfgang von Goethe, quien era un amigo cercano a sus padres.
Luego, dedicó su atención a una exhaustiva investigación del volcán Etna en Sicilia con algunas interrupciones hasta 1846, muchas veces, acompañado de Christian Heinrich Friedrich Peters.
En 1880, Arnold von Lasaulx editó las notas de Waltershausen y las publicó en un libro titulado Der Aetna.
Existe la sartorita, un mineral llamado en su honor, así como el Waltershausen Gletscher en el Parque nacional del noreste de Groenlandia (73°52′N 24°20′O / 73.867, -24.333).