Z czasem zwracał coraz bardziej swą uwagę ku fitopaleontologii, w której to dziedzinie osiągnął wysoką pozycję w świecie naukowym, zwłaszcza jako systematyk i morfolog. Studiował florę skał triasowych i jurajskich, kulmskich łupków i karbońskich osadów węglowych. Zajmował się również badaniem własności wód mineralnych. W 1877 r. został zastępcą dyrektora, a w latach 1885-1892 był dyrektorem Cesarsko-Królewskiego Geologicznego Instytutu Rzeszy w Wiedniu. W 1889 r. otrzymał tytuł cesarskiego radcy dworu. Pod koniec życia powrócił do mapowania geologicznego, skupiając się na okolicach Wiednia.
Opublikował ok. 270 prac, pisanych po niemiecku i francusku, a także wiele map geologicznych. Publikował też pod pseudonimami Diviš Štúr i Škorpion. Prowadził rozległą korespondencję z wieloma innymi uczonymi swoich czasów, takimi jak Roderick Murchison, Charles Lyell, Charles Darwin, Jan Evangelista Purkyně czy Johann Baptiste (Jan) Palacký. Teorię Darwina „O powstawaniu gatunków” zaakceptował jeszcze przed jej ogłoszeniem drukiem. Był członkiem wielu towarzystw naukowych oraz Akademii Nauk, m.in. w Wiedniu, Moskwie, Londynie, Dreźnie, Wenecji i Zagrzebiu. Uczestniczył także w słowackim ruchu narodowym: był sygnatariuszem Memorandum narodu słowackiego z czerwca 1861 r., brał udział w zakładaniu Macierzy Słowackiej w sierpniu 1863 r.