Научные труды К.А. Тимирязева, посвященные физиологии растений, в том числе разложению атмосферной углекислоты зелеными растениями под влиянием солнечной энергии, немало способствовали уяснению этой важнейшей области биологии.
Изучение состава и оптических свойств хлорофилла, физических и химических условий разложения углекислоты и многие другие задачи были намечены еще в первых работах К.А. Тимирязева и решены в его последующих трудах. Он первым ввел в России опыты с культурой растений в искусственных почвах; детально
исследовал проблемы ассимиляции растением света, воды, питательных веществ почвы, удобрений. Он получил широкую известность как популяризатор естествознания; его научно-популярные лекции, статьи и книги, в которых он проявил себя защитником дарвинизма, отличались соединением строгой научности,
ясности изложения и блестящего стиля.