Dorobek naukowy Bonapartego składa się głównie z prac z dziedzin lingwistyki komparatywnej i dialektologii. Jako dialektolog miał szczególne zasługi na polu badań nad dialektami angielskimi i włoskimi oraz poprzez swe analizy języka baskijskiego. Szczególnie te ostatnie przyniosły mu wielką sławę, gdyż baskijski jako jedyny język europejski nie należy do grupy indoeuropejskiej i nie jest spokrewniony z żadnym językiem na świecie. Bonaparte (który biegle mówił po baskijsku) sporządził mapę dialektów baskijskich po obu stronach Pirenejów (Carte de sept provinces basques) i tablice czasowników w tym języku (Le verbe basque en tableaux), obie wydane 1869.
Oprócz tego Ludwik Lucjan Bonaparte działał jako wydawca. W czasie panowania Napoleona III otrzymywał roczną rentę o wysokości 130 000 złotych franków, potem doszły do tego renta od królowej Wiktorii i na koniec spadek po bogatym, bezdzietnym siostrzeńcu, lordzie Stuarcie. W swym londyńskim domu Bonaparte otworzył drukarnię, gdzie wydawał własne prace i tłumaczenia Biblii w najróżniejszych językach, m.in. pierwsze tłumaczenie ewangelii św. Mateusza na język galego, mówiony w hiszpańskiej prowincji Galicji.