Durante quase dois anos e meio, Spix e Martius percorreram o centro, o leste, o nordeste, a Amazônia, chegando à fronteira do Peru. Nesta viagem de 1400 milhas geográficas, Martius colheu material de 6,500 espécies de plantas, enquanto Spix colecionou 85 espécies de mamíferos, 350 de aves, 130 de anfíbios, 116 de peixes e 2,700 insetos. De todas as expedições científicas, esta é considerada como a de mais amplos e profícuos resultados. Spix faleceu em 1827, no curso da publicação da Reise in Brasilien (Munich, 1823-1831), e Martius sobreviveu-lhe mais de quarenta anos de fecunda atividade científica consagrada ao Brasil. Distinguiu-se desde cêdo com seus trabalhos Genera et species palmarum (Munich, 1823, 5 vols.), Nova genera et species palmarum (Munich, 1823-1832), até a monumental Flora Brasiliensis, a maior obra que jamais se escreveu sôbre as coisas brasileiras. Foi iniciada em 1840, continuada por Eichler e Urban, e concluida em 1906, com 20,733 páginas, 3,811 táboas, descrevendo 22,767 espécies de plantas e representando 6,246 espécies.
Passados cinquenta anos, a Flora Brasiliensis continua a constituir a maior empresa de seu gênero. E', no campo da botânica sistemática, a expressão clássica do espírito pesquisador do século passado. A publicação foi dirigida por Martius, de 1840 a 1868, sendo impressos 46 fascículos, onde estão classificadas 850 famílias, com mais de 8,000 espécies, e perto de 1,400 figuradas, em 1071 estampas. A obra tôda está contida em 15 vols. in-folio, em que se reunem 130 fascículos, dos quais 46 dirigidos por Martius.1
Acerca do valor atual da Flora, escreve F. C. Hoehne: “tendo levado 66 anos para ser completada, a Flora Brasiliensis já podia ser considerada obra antiquada ao aparecer seu último fascículo, em 1906, e, se somarmos a isto os anos de lá para cá, temos que mais 34 são decorridos, o que também dá aos últimos volumes uma idade que bem reclama uma revisão. Poderão as monografias expostas na Flora Brasiliensis satisfazer as necessidades da botânica? E' claro que não, porque não podem mais inspirar confiança. Muitas espécies descritas na obra em apreço também não estão bem distinguidas, porque foram, muitas vêzes, baseadas em material escasso e aqueles que elaboraram as diagnoses o fizeram de acôrdo com as necessidades da época em que viveram e hoje bem diferente é a nossa exigência nesse sentido. Terá, porém, a Flora Brasiliensis perdido o seu valor pelo fato de estar antiquada? De modo algum. Ela será sempre necessária, sempre será útil e seu valor bibliográfico e histórico hoje é maior do que foi na época em que apareceu”.[2]
Vários outros trabalhos botânicos de menor vulto publicou Martius. Na etnografia e linguística indígenas destacam-se especialmente
