Twórczość Dziełem życia Villarsa była Historia roślin Delfinatu (fr. Histoire des plantes du Dauphiné), wydana w trzech tomach (tom trzeci w dwóch częściach) w dużym formacie w latach 1786–1789. W oparciu o ponad dwudziestoletnie obserwacje opisał on w niej 2744 gatunki roślin, w tym wiele nowych lub niedostatecznie poznanych gatunków alpejskich. W opisach podał miejsca ich zaobserwowania, a także zastosowanie w medycynie. Opisom towarzyszyły rysunki poszczególnych roślin, wykonane przez samego Villarsa.
Villars, obok swojego mentora Chaixa, jest uznawany obecnie za czołowego badacza flory Delfinatu. Jego liczne wycieczki botaniczne w góry przyniosły mu dobrą znajomość regionów Dévoluy, Oisans, Valgaudemar, Champsaur. Zapuszczał się daleko w wysokie partie grupy górskiej Écrins – przykładowo w 1786 r. wszedł na wysoką przełęcz col du Saix (dziś Col du Says, 3139 m n.p.m.). Z tego powodu uznawany jest za jednego z prekursorów alpinizmu w tych górach. W okresie strasburskim dużo „botanizował” w Wogezach i całej Alzacji.