Em 1847, Wallace e Bates discutiram a idéia de uma expedição à bacia amazônica. O plano era cobrir as despesas enviando espécimes de volta para Londres, onde um agente os venderia por uma comissão. Também, para que os viajantes "reunissem fatos para resolver o problema da origem das espécies", como Wallace colocou em uma carta a Bates.
Os dois amigos, ambos já experientes entomologistas amadores, se encontraram em Londres para se preparar, vendo plantas e animais sul-americanos nas principais coleções.
Bates e Wallace navegaram de Liverpool em abril de 1848, chegando ao Pará (hoje Belém) no final de maio. No primeiro ano eles se estabeleceram em uma vila perto da cidade, coletando aves e insetos. Depois disso, eles concordaram em coletar independentemente.
Por fim, a saúde de Bates se deteriorou e ele voltou à Inglaterra, enviando sua coleção por três navios diferentes. Ele não quis colocar todos os seus insetos em um único barco. Bates escreveu um famoso livro sobre suas experiências: O naturalista no rio Amazonas.
- Bates H.W. 1863. O naturalista do rio Amazonas. 2 vols, Murray, Londres.
- Bates H.W. 1878. América Central, Índias Ocidentais e América do Sul, com notas etnológicas de A.H. Keane. Stanford, Londres; segunda e edição revisada de 1882.