Mayr blev berømt som den vigtigste fortaler for den "syntetiske evolutionsteori", somder bragte [[Charles Darwin]]s tanke om "[[naturlig udvælgelse]]" i overensstemmelse med opdagelserne inden for [[genetik]]ken. Han skrev grundlæggende arbejder om [[systematik]] og særligt om begreberne [[art]] og [[artsdannelse]]. I [[1942]] kom hans mest indflydelsesrige bog: ''Systematics and the Origin of Species'', med dyberegående, filosofiske afhandlinger om [[typologi]] og [[essentialisme]]. I [[1998]] og [[2001]] udkom hans seneste bøger: ''This is Biology'' og ''What Evolution is''.
