Nel 1881 Canavari vinse una borsa di studio in paleontologia che utilizzò a Monaco di Baviera presso l'Istituto geopaleontologico diretto da K. A. von Zittel, ove studiò i fossili della fauna del Lias inferiore e del golfo di La Spezia. Nel 1882 rientrò in Italia, ottenendo la nomina di paleontologo dell'Ufficio geologico di Roma , ma comandato a Pisa, ove nel 1889, alla morte del Meneghini , ottenne dapprima l'incarico e, dopo pochi mesi, la cattedra di Geologia. Pur mantenendo stabilmente tale insegnamento, nel corso della sua lunga carriera rivestì altri incarichi, quali quelli di Paleontologia, di Geografia fisica e meteorologia e di Geologia applicata. Fu socio di varie accademie ed istituti, tra cui l'Accademia dei lincei, quella dei Georgofili, la Geologische Bundesanstalt di Vienna, la Società toscana di scienze naturali, di cui fu presidente dal 1921 al 1928; fu tra i fondatori della Società geologica italiana. Fu direttore per un quarantennio dell'Istituto geologico di Pisa (cui donò la propria biblioteca, i manoscritti e nel quale riordinò le collezioni di rocce e fossili e le miscellanee, i manoscritti ed i carteggi di Paolo Savi e Meneghini) e per venti anni dei Musei di storia naturale di Pisa, fino alla loro soppressione nel 1923. Nel 1895 fondò la rivista «Palaeontographia italica (Memorie di paleontologia)», cui dedicò sempre molto interesse. Ebbe una vasta produzione scientifica, inizialmente geopaleontologica, quindi geoidrologica. Importanti i suoi lavori sulle Ellipsactinie, quelli sulla fauna degli strati contenenti Aspidoceras Acantichum del Monte Serra. Dopo il 1900 si specializzò nelle ricerche idrogeologiche, come è ampiamente dimostrato dai manoscritti conservati nel Fondo; collaborò alla realizzazione di molti acquedotti, ma continuò gli studi stratigrafici e tettonici e collaborò con molti tecnici, tra i quali Giovanni Cuppari, in questioni di carattere geoidrologico. Di particolare rilievo poi la sua ultima opera, il "Manuale di geologia tecnica con speciale riguardo alle applicazioni per l'ingegneria" (Pisa, Nistri, 1928). Contribuì alla compilazione della carta geologica d'Italia con il rilevamento delle regioni del Gran Sasso, dell'Appennino centrale e della Toscana. Tra i suoi scritti si ricordano anche: "Contribuzione alla fauna del Lias inferiore di La Spezia", in "Memorie del R. Comitato geologico", III, 1888, 2, pp. 1-173; "Idrozoi titoniani della regione mediterranea appartenenti alla famiglia delle Ellipsactinidi", in "Memorie per servire alla descrizione della carta geologica d'Italia", a cura del Regio Comitato Geologico del Regno, IV, 2, Firenze 1893, pp. 155-210; "La fauna degli strati con Aspidoceras acantichum di Monte Serra presso Camerino, I, Anthozoa, Lamellibranchiata, Cephalopoda...", in "Palaeontographia Italica", II (1896), pp. 25-52, III (1897), pp. 201-234, IV (1898), pp. 253-262; "Descrizione di un notevole esemplare di Ptychodus Agassiz trovato nel calcare bianco della creta superiore dei sette comuni (Veneto)", Pisa, 1916.