Им было собрано 310 экземпляров млекопитающих, 8050 птиц, 100 пресмыкающихся и земноводных, 7500 моллюсков, 15 100 бабочек, 83 200 жуков, 13 400 других насекомых, а всего около 125 500 естественноисторических объектов. На этот раз продажа привезенных коллекций обеспечила Уоллесу несколько лет спокойного существования и научной работы. Разобраться в таком огромном материале было делом нелегким и заняло почти столько же времени, сколько и само путешествие, хотя в этом деле помимо Уоллеса приняли участие очень многие видные специалисты. За 6 лет после возвращения Уоллес опубликовал 30 статей по отдельным вопросам в различных научных журналах, а в 1868 году издал наконец книгу, резюмирующую главнейшие факты и обобщения, добытые за время путешествия. Книга называлась «Малайский архипелаг, страна орангутанга и райской птицы». Написанная в простой, безыскусственной форме и в то же время необычайно богатая мыслями и фактами, она имела колоссальный успех: выдержала в Англии 10 изданий (последнее в 1891 году), была переведена на многие языки (в 1872 году и на русский), награждена золотыми медалями Королевского общества (Royal medal), Парижского географического общества и т. д.
Помимо установления множества новых видов птиц и насекомых, а также массы фактов по биологии и географическому распространению животных и растений основным результатом исследований Уоллеса было разграничение органической природы архипелага на два отдела: индо-малайский, куда относятся большие острова Калимантан, Суматра, Ява, и австрало-малайский, куда относятся острова по побережью Новой Гвинеи и Молуккские; остров Сулавеси занимает, по Уоллесу, промежуточное и довольно самостоятельное положение. Граница между этими отделами проходит к востоку от Явы, между двумя маленькими островами Бали и Ломбок, а затем по глубокому проливу, отделяющему Калимантан от Сулавеси. По одну сторону от этой линии фауна и флора носят индийский отпечаток, по другую – австралийский. Объяснить этот факт, не находящий себе никакого оправдания в климате, различия которого на востоке и западе архипелага ничтожны, можйо, по Уоллесу, только допущением, что индо-малайская часть архипелага была в недалеком геологическом прошлом частью Индо-Китая, а австрало-малайская входила в состав австралийско-новогвинейской суши. Любопытно, что распространение человеческих племен архипелага, по исследованиям Уоллеса, в общем почти совпадает с распределением фауны и флоры: индо-малайская часть населена племенами гладковолосой, скуластой малайской расы, а австрало-малайская – шерстисто-волосыми черными папуасами. Хотя данные Уоллеса и подвергались впоследствии уточнениям и поправкам, однако основные положения его сохраняют значение и по сию пору, причем установленная им демаркационная линия так и называется биогеографами
Годы, последовавшие за выходом в свет «Малайского архипелага», были для Уоллеса периодом наиболее плодотворной и интенсивной научной работы: он не оставлял разработки вопросов эволюционной теории, в области которой он безусловно признал приоритет и авторитет Дарвина (свою книгу о теории эволюции, опубликованную в 1889 г., он назвал «Дарвинизм»), но помимо этого он деятельно принялся за разработку и систематизацию накопившегося в науке совершенно не истолкованного в свете эволюционной теории материала по географическому распространению животных. Личные исследования на конкретном материале малайской фауны дали ему в этом отношении прекрасную подготовку. По его собственным словам, он поставил своей задачей развить проблемы географического распространения организмов, только намеченные Дарвином в XII и XIII главах его «Происхождения видов», примерно в таком же масштабе, как сам Дарвин сделал это с первой главой «Происхождения видов», развив намеченные в ней вопросы в своих «Одомашненных животных и растениях». И Уоллес блестяще справился со своей задачей, выпустив в 1876 году два тома «Географического распространения животных», в которых он собрал и критически обработал колоссальный материал, касающийся распространения животных во времени и пространстве, зоогеографического районирования суши и генезиса отдельных фаун. Положив в основу зоогеографического районирования суши области, намеченные Склэтером (1875 г.), Уоллес уточнил и обрисовал их неизмеримо более детально, так что они вошли в науку под названием областей Склэтера – Уоллеса или просто «уоллесовских областей».
В 1880 году Уоллес выпустил, как бы в виде теоретического дополнения к перегруженному фактическим материалом вышеупомянутому сочинению, превосходную книгу под названием «Островная жизнь» (Island life). В первой части книги разбираются общие вопросы, связанные с объяснением географического распространения организмов, во второй анализируются фауна и флора океанических и континентальных островов.