Jeszcze podczas swojej służby w garnizonie zaczął studiować medycynę i botanikę, szybko stając się ekspertem w tych dziedzinach. W roku 1778 opublikował pierwszą książkę na temat szaty roślinnej Francji – 3-częściową Florę Francji (Flore françoise), która zapewniła Lamarckowi popularność oraz opinię świetnego specjalisty. Poparcia udzielił mu hrabia de Buffon. W 1781 umożliwił mu podróż po Europie w charakterze prywatnego korepetytora swego syna. Następnie ułatwił mu otrzymanie stanowiska asystenta botaniki w Jardin des Plantes – królewskim ogrodzie botanicznym, będącym jednocześnie centrum nauk medycznych i biologicznych badań.
W 1783 Lamarck został tytularnym członkiem Francuskiej Akademii Nauk, natomiast od roku 1790 członkiem rzeczywistym z prawem zamieszkiwania w specjalnym budynku przeznaczonym dla naukowców Ogrodu Królewskiego. Mimo tego awansu, Lamarck pod względem zarobków wciąż plasował się dość nisko (można mówić o życiu w ubóstwie). W dodatku musiał bronić się przed zwolnieniem z Francuskiej Akademii Nauk, gdzie przystąpiono do operacji cięcia kosztów.