Под влиянием своего брата, известного эмбриолога А. О. Ковалевского, Владимир Онуфриевич стал заниматься естественными науками. Своими классическими работами, сделанными через несколько лет после знакомства с Софьей Васильевной, В. О. Ковалевский положил начало эволюционной палеонтологии.