从事植物学研究50多年来，一直从事植物分类学、植物系统学和植物地理学的研究。对被子植物的一些重要的大类群，如毛茛科、苦苣苔科、紫草科等进行了深入的分类学与系统学研究，共发现20个新属， 540个新种，得出了许多重要结论，为建立自然的被子植物分类系统提供了重要证据。在深入研究许多植物现代地理分布的基础上，提出了我国植物区系中的16个间断分布式样，根据对我国96个科植物分布区的分析、研究，发现了一些重要分布式样和3条迁移路线，并提出了 “我国云贵高原一带可能是被子植物的发展早期在此形成了发展中心”的论断，极大地丰富了我们对中国植物区系的认识。所主持的、全国共有130位专家编著的《中国高等植物图鉴》和《中国高等植物科属检索表》，收录了我国高等植物15000多种，占全国植物总数的二分之一，是世界上规模最大的植物图鉴著作，为合理开发和可持续利用我国植物资源提供了重要的理论基础，也是植物学科研和教学的不可缺少的参考书，受到国内外植物学界同行的一致认可，荣获 1987年国家自然科学一等奖。还获得了中科院等部门多项奖励。共发表论文100余篇，著作10部。