Bates utforskade Amazonområdet 1848–59 och medförde mycket omfattande samlingar tillbaka till England. År 1861 presenterade han ett arbete i vilket han beskrev och förklarade den speciella typ av skyddande likhet hos djur som efter honom kallas Bates mimikry (se mimikry). Han skrev bl.a. The Naturalist on the River Amazonas