La sua specialità furono gli studi dei vertebrati fossili americani. Dopo il 1871 esplorò gli strati cretacei del Kansas e terziari del Wyoming e del Colorado. Nell'arco della sua vita Cope descrisse più di mille nuove specie, così come moltissimi nuovi generi di vertebrati estinti. Tra questi, vi furono i più antichi mammiferi terziari scoperti in Nuovo Messico (come "Deltatherium, Loxolophus, Ectoconus, Taeniolabis, Conoryctes") e 56 specie di dinosauri, come "Camarasaurus", "Amphicoelias" e "Coelophysis".