Ussings forskning rörde huvudsakligen mineralogi och petrografi, främst mineral och bergarter från Grönland. Han blev även känd för sina högt skattade geologiska beskrivningar över Danmark samt sina glacialgeologiska arbeten om de plana sandslätterna (hedesletterna) som bildades av smältvattensälvar framför inlandsisen på Jylland och den senaste inlandsisens avsmältningsförlopp där.