Естествоиспытатель, один из основоположников русской школы физиологов растений, член-корреспондент Петербургской Академии наук (1890). Основные исследования Тимирязева по физиологии растений посвящены изучению механизма фотосинтеза. Тимирязев внёс существенный вклад в развитие научных основ агрономии, явился инициатором ряда агромероприятий, создания опытных станций и экспериментальных теплиц. Автор книги «Жизнь растения» (1878), выдержавшей десятки изданий на русском и иностранных языках.
