Er war als Arzt und Naturforscher vom Juni 1836 bis Oktober 1837 bei der Weltumseglung Auguste Nicolas Vaillant (1793–1858)[2] auf dem Schiff La Bonité und bearbeitete mit Joseph Fortuné Théodore Eydoux (1802–1841) den zoologischen Teil des Abschlussberichts. Mit an Bord der 21 Monate dauernden Reise war auch die Botaniker Charles Gaudichaud-Beaupré und Benôit-Henri Darondeau. Insbesondere Gaudichaud, der schon Erfahrungen von einer früheren Weltreise hatte, unterrichtete Souleyet auf der Reise in Naturgeschichte, insbesondere über Mollusken. Gesammelt wurde vor allem im Pazifik. Sie fuhren über Rio Janeiro um Kap Horn nach Valparaíso in Chile, dann nach Peru, Hawaii, wo sie länger blieben, zu den Marianeninseln, den Philippinen (Manila), Kanton, Singapur, Indien, Réunion und um das Kap der Guten Hoffnung und St. Helena zurück nach Brest.
Nach der Reise war er mehrere Jahre in offiziellem Auftrag mit der Bearbeitung des zoologischen Materials beschäftigt, wobei er sich teilweise noch einarbeiten musste. Die Arbeit wurde durch verschiedene dienstliche Schiffsreisen 1846 bis 1849 unterbrochen. Die von ihnen gesammelten Exemplare von Mollusken katalogisierte John Edward Gray vom British Museum 1855 und bearbeitete sie dabei neu.
Er starb auf Martinique an Gelbfieber. Er war 1852 dorthin als Schiffsarzt beordert worden, da auf den Antillen eine Epidemie ausgebrochen war.
mit Joseph Fortuné Théodore Eydoux: Voyage autour du monde exécuté pendant les années 1836 et 1837 sur la corvette la Bonite, commandée par M. Vaillant Publié par ordre du Roi sou les auspieces du département de la marine. Band1: Zoologie, Teil 1. Arthus-Bertrand, Paris 1841 (biodiversitylibrary.org).
mit Joseph Fortuné Théodore Eydoux: Voyage autour du monde exécuté pendant les années 1836 et 1837 sur la corvette la Bonite, commandée par M. Vaillant Publié par ordre du Roi sou les auspieces du département de la marine. Band1: Zoologie, Teil 2. Arthus-Bertrand, Paris 1842 (biodiversitylibrary.org).
mit Joseph Fortuné Théodore Eydoux: Voyage autour du monde exécuté pendant les années 1836 et 1837 sur la corvette la Bonite, commandée par M. Vaillant Publié par ordre du Roi sou les auspieces du département de la marine. Band2: Zoologie. Arthus-Bertrand, Paris 1852 (biodiversitylibrary.org).
mit Paul Charles Alexandre Léonard Rang des Adrets: Histoire naturelle des mollusques ptéropodes. Monographie comprenant la description de toutes les espèces de ce groupe de mollusques. J.-B. Baillière, Paris 1852 (biodiversitylibrary.org).
Sauveur Abel Aubert Petit de la Saussaye: Notice sur Souleyet. In: Journal de conchyliologie. Band4, 1853, S.107–111 (biodiversitylibrary.org).
Marc Athanase Parfait Œillet Des Murs in Claudio Gay: Historia fisica y politica de Chile segun documentos adquiridos en esta Republica durante doce años de residencia en ella – Zoologia (Teil Aves). Band1. Maulde Y Renou, Paris 1847 (biodiversitylibrary.org).
Marc Athanase Parfait Œillet Des Murs: Iconographie ornithologique. Nouveau recueil général de planches peintes d'oiseaux, Pour servir de Suite et de Complément aux Planches Enluminées de Buffon, Édition in-folio et in-4° de l'Imprimerie royale, 1770 et aux planches coloriées de mm. Temminck et Laugier de Chartrouse, mêmes formats, accompagné d'un texte raisonné, critique et descriptif, publié par O. des Murs ; figures dessinées et peintes par Oudard, peintre attaché au Muséum d'histoire naturelle de Paris. Band1. Friedrich Klincksieck, Paris 1849 (biodiversitylibrary.org).
Edgar Albert Smith: Report on the marine Mollusca collected by H.M.S. Challenger during the years 1873-1876. In: Challenger Reports. Band23, Nr.72, 1888, S.1–51 (19thcenturyscience.org).
Achille Valenciennes in Georges Cuvier: Histoire naturelle des poissons. Band13. Petois-Levrault, et Co, Paris 1839 (biodiversitylibrary.org).
Charles Gaudichaud-Beaupré: Voyage autour du monde exécuté pendant les années 1836 et 1837 sur la corvette la Bonite commandée par M. Vaillant. Band3: Atlas. Arthus-Bertrand, Paris (biodiversitylibrary.org – vermutlich zwischen 1845 und 1850).
Thomas Moore: Index filicum: a synopsis, with characters, of the genera, and an enumeration of the species of ferns, with synonymes, references, &c., &c. Band1. W. Pamplin, London 1857 (biodiversitylibrary.org).