1821年，巴克兰在调查英格兰北约克郡的一个史前鬣狗洞穴时，发现遍地的鬣狗骨骼和牙齿化石之间，还散落着一些白色小球，怀疑是鬣狗的粪便化石。为了证实这个猜想，巴克兰跑去动物园里观察非洲斑点鬣狗的粪便。由于现代鬣狗十分喜欢食用其它动物的骨骼，摄入过多的钙和磷，导致粪便呈现白色，恰好洞穴中的白色小球主要化学成分也是磷酸钙。于是，巴克兰发表论文并获得皇家学会科普利奖章。

1824 年他研究命名了恐龙第一个有效属种——斑龙。

英国著名化石猎人玛丽·安宁注意到鱼龙化石的腹部经常有一些“小石头”，打碎小石头后竟然蹦出鱼骨或者鱼鳞化石。玛丽·安宁的观察引起威廉·巴克兰的注意，他经过细致研究后在1829年提出，这些小石头是鱼龙粪化石，粪化石上螺旋状的圈圈是在鱼龙肠道里形成的。威廉·巴克兰首次研究了粪化石，并且创建了“Coprolite”（粪化石）这个名词，这成为后来所有粪化石的统称。