Основоположник русской научной школы физиологии растений, выдающийся популяризатор и защитник дарвинизма.
Исследование фотосинтеза: доказал применимость закона сохранения энергии к процессу фотосинтеза. Установил, что хлорофилл — главный участник поглощения световой энергии, и что наиболее интенсивно поглощаются красные и синие лучи спектра. Создал учение о космической роли растений, преобразующих солнечную энергию в химическую.
Пропаганда и развитие дарвинизма: был самым известным и последовательным защитником теории Дарвина в России, боролся с её извращениями, соединял её с материалистическим мировоззрением.
Научная школа: воспитал плеяду блестящих русских физиологов растений.
