En 1889, découvrant un livre sur l’hérédité de Sir Francis Galton (1822-1911), Weldon comprend l’importance des méthodes statistiques pour l’étude des animaux. Il commence alors une étude statistique sur la morphologie de la crevette et fait paraître deux publications dans les Proceedings of the Royal Society marquant là le début de la biométrie.
En 1890, il devient membre de la Royal Society. En 1891, il succède à Sir Edwin Ray Lankester (1847-1929) à la chaire Jodrell de zoologie à l’University College de Londres, poste qu’il conserve jusqu’en 1899. Ses cours sont très recherchés. En 1894, il commence à diriger un comité au sein de la Royal Society chargé d’effectuer des séries de mesures sur les plantes et les animaux. Pour Weldon, la démonstration des théories de Charles Darwin (1809-1882) passe par des études statistiques. Il travaille alors avec son collègue, le mathématicien Karl Pearson (1857-1936).
