กิตติ ทองลงยาเป็นผู้ค้นพบค้างคาวคุณกิตติ ค้างคาวและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กที่สุดในโลกในปี พ.ศ. 2516 กิตติตายด้วยเหตุหัวใจวายก่อนที่ค้างคาวจะได้รับการจัดจำแนกโดยเพื่อนร่วมงานชาวอังกฤษ จอห์น อี. ฮิลล์ (John E. Hill) ผู้ตั้งชื่อค้างคาวตามชื่อกิตติเพื่อเป็นเกียรติแก่กิตติผู้ค้นพบค้างคาวชนิดนี้เป็นคนแรก

นอกจากนี้กิตติยังค้นพบนกเจ้าฟ้าหญิงสิรินธร (Pseudochelidon sirintarae) ในปี พ.ศ. 2512 นกนางแอ่นที่พบบริเวณบึงบอระเพ็ด และได้พระราชทานนามจากสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารีมาตั้งเป็นชื่อวิทยาศาสตร์ ซึ่งนกชนิดนี้อาจสูญพันธุ์ไปแล้วในปัจจุบัน

ตัวอย่าง 2 ตัวอย่างแรกของนกเด้าลมแม่น้ำโขง (Motacilla samveasna) ในประเทศไทยก็ถูกเก็บได้โดยกิตติ ทองลงยาในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2515 เขายังร่วมแต่ง Bats from Thailand and Cambodia และเริ่มการศึกษาอนุกรมวิธานของค้างคาวในประเทศไทยที่ตีพิมพ์หลังจากการตายของเขาคือ The Bats and Bat's Parasites of Thailand