Du Bus de Gisignies valittiin Belgian luonnontieteellisen museon (Muséum des sciences naturelles de Belgique) johtajaksi vuonna 1846. Tässä yhteydessä hän lahjoitti museolle kokoelmastaan 2 474 lintua. Vuonna 1860, Antwerpenin ympäristön vallitustöiden yhteydessä, hän joutui tekemisiin paleontologian kanssa. Löydetyt fossiilit olivat pääasiassa valaita. Hän tutki muun muassa grönlanninvalaan (Balaena mysticetus) ja nuoren sinivalaan (Balaenoptera musculus) luurankoja. Nämä luurangot ovat yhä esillä museossa. Vuonna 1860 Lierin läheltä löydettiin mammutin luuranko, joka tuotiin museoon ja asetettiin näytteille vuonna 1869. Tuohon aikaan maailman museoissa oli näytteillä vain kaksi mammuttia, ja niistä toinen oli Pietarissa.
Du Bus de Gisignies valittiin 1867 Belgian kuninkaallisen akatemian (Académie royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique) tieteellisen osaston johtajaksi.