Leidy byl profesorem anatomie na Pensylvánské univerzitě a později byl profesorem přírodní historie na Swarthmore College. Jeho kniha Vyhynulá fauna Dakoty a Nebrasky (1869) obsahovala mnoho druhů, které nebyly dříve popsány a mnohé byly dříve na severoamerickém kontinentu neznámé. V té době bylo vědecké bádání převážně záležitostí bohatých amatérů.
Známý americký sběratel fosilií a paleontolog E. D. Cope byl Leidyho studentem, ale nepřátelství a nelítostná soutěž, která se vyvinula mezi ním a konkurenčním paleontologem O. C. Marshem nakonec Leidyho vyhnala ze západoamerické paleontologie obratlovců, což byl obor, který Leidy pomáhal založit. Leidy nechtěně přispěl k tomu, že Cope v Marshově přítomnosti ukázal, že Cope omylem umístil hlavu fosilního Elasmosaura na ocas, a ne na krk, a pak zveřejnil opravu.
Leidy byl raným americkým zastáncem Darwinovy evoluční teorie a úspěšně lobboval za Darwinovo zvolení do Akademie přírodních věd ve Filadelfii.