Opisy naukowe nowych gatunków i rodzajów roślin zebranych w Brazylii von Martius zawarł w trzytomowym dziele Nova genera et species, które dzięki wsparciu finansowym króla zostało zilustrowane 300 ręcznie malowanymi tablicami. W tym samym czasie von Martius opracował historię naturalną palm – Historia naturalis Palmarum (1823–1850), do której wkład wnieśli również Hugo von Mohl (1805–1872) o anatomii pni palmowych oraz Franz Unger (1800–1870) o skamieniałościach. Von Martius przedstawił tu swoje obserwacje liści palmowych – zauważył, że liście wydają się być ułożone w spiralny wzór podlegający zasadom geometrycznym (ulistnienie).
W 1853 roku von Martius otrzymał Bawarski Order Maksymiliana za Naukę i Sztukę.
Flora Brasiliensis 240px|thumb|right|Habenaria gourlieana – ilustracja, Flora Brasiliensis, tom 3 Von Martius zaplanował także opracowanie flory Brazylii i dla tego projektu udało mu się pozyskać wsparcie m.in. cesarza Brazylii Piotra II (1825–1891) i króla Bawarii Ludwika I (1786–1868). Nad redakcją dzieła pracował przez ostatnie lata życia, lecz jej nie ukończył. Prace kontynuował jego uczeń August Wilhelm Eichler (1839–1887), a po śmierci Eichlera Ignaz Urban (1848–1931), który ukończył dzieło dopiero w 1906 roku.