Il fait des études de droit, mais son indépendance financière lui permet de s'adonner à la géologie.Il voyage pendant plusieurs années en Europe : Crimée, provinces Rhénanes et Belgique.Lorsque Murchison entreprend d'étudier la géologie de l'Empire russe, il demande à Verneuil de l'accompagner. Puis il visite les États-Unis afin d'étudier l'histoire du Paléozoïque de ce pays. De retour en Europe, il fait en Espagne de nombreuses expéditions dont il tire la Carte géologique de l'Espagne et du Portugal, élaborée en association avec Édouard Collomb