Działalność naukowa Augustin de Candolle zajmował się przede wszystkim morfologią i fizjologią roślin. Stworzył jeden z pierwszych systemów naturalnych klasyfikacji roślin. Uważał, że to anatomia, a nie fizjologia roślin, powinna być jedyną podstawą ich klasyfikacji. W 1813 roku wprowadził termin taksonomii. System de Candolle’a wraz z zasadami ewolucji naturalnej Charlesa Darwina stworzył podwaliny dla współczesnej teorii ewolucji roślin.
De Candolle interesował się także Agronomią, chemią roślin i farmakologią. Stworzył podwaliny dla geografii roślin – przeprowadził badania w Brazylii (1827), wschodnich Indiach (1829) i północnych Chinach (1834).
Jego syn Alphonse Louis Pierre Pyrame de Candolle (1806–1893) i wnuk Casimir Pyrame de Candolle (1836–1918) zostali również botanikami, a po śmierci Augustina kontynuowali jego prace nad systemem klasyfikacji wszystkich roślin – dziełem Prodromus systematis naturalis regni vegetabilis.