Es el curador del Museo de Historia Natural del condado de Los Ángeles , un puesto que ha ocupado desde 1990. Su investigación se centra en la sistemática de los poliquetos y en los fundamentos filosóficos de la teoría de la evolución.

Fitzhugh es un crítico de los métodos de código de barras de ADN como sustituto técnico de la sistemática. Asiste a las reuniones de la Sociedad Willi Hennig donde ha argumentado que "la sinapomorfia como la evidencia no cumple con el estándar científico de independencia ... un desafío particularmente serio para la sistemática filogenética, porque niega que el cladograma más severamente probado y menos desconfirmado también pueda maximizar el poder explicativo". 

Completó su tesis doctoral sobre Sistemática y filogenia de los poliquetos Sabellidos en 1988 mientras era científico investigador en el museo del condado de Los Ángeles.