W 1846 roku wprowadził termin „protoplazma” dla określenia żywej zawartości komórki. Odróżnił protoplazmę od wakuoli, błony komórkowej i ściany komórkowej. W 1851 roku postulował, że wtórne ściany komórek roślinnych mają strukturę włóknistą. Jako pierwszy wyjaśnił zjawisko osmozy. Zajmował się również konstrukcją mikroskopów i w 1846 roku opublikował Mikrographie, Oder Anleitung Zur Kenntnis Und Zum Gebrauche Des Mikroskops.
W 1853 roku otrzymał Bawarski Order Maksymiliana za Naukę i Sztukę. Zmarł nagle 1 kwietnia 1872 roku w Tybindze.
Publikacje Wyniki swoich badań von Mohl przedstawiał w formie artykułów zamieszczanych w czasopismach, publikując przede wszystkim we współredagowanej przez siebie „Botanische Zeitung”. Do historii naturalnej palm – Historia naturalis Palmarum (1823–1850) Carla Friedricha Philippa von Martiusa (1794–1868) napisał rozdział o anatomii pni palmowych.