Após o seu regresso a Londres, em 1882, casou com Lucy Marianne Davys, de quem teve dois filhos e três filhas. Nesse mesmo ano foi nomeado responsável pela catalogação dos fósseis de mamíferos, répteis e aves no Natural History Museum, cargo que exerceu de 1882 a 1896. Em resultado desse trabalho e da sua experiência no subcontinente indiano, publicou as obras A Manual of Palaeontology (em colaboração com Henry Alleyne Nicholson, 1889) e The Wild Animals of India, Burma, Malaya, and Tibet.
Lydekker escreveu a obra Royal Natural History, publicada em Londres pelo editor Frederick Warne & Co nos anos de 1893-1894. A obra, com prefácio de Philip Lutley Sclater, saiu em 6 volumes, ilustrados com 72 gravuras coloridas e 1600 gravuras, e atingiu uma grande popularidade.