1902年,为了学习发达国家的科学技术,钟观光东渡日本考察教育和实业。1900年任江苏高等学校理化教席,1903年主持蔡元培创办的爱国女校,1915年任湖南高等师范学校博物学副教授,1916年任北京大学生物系副教授,1927年任浙江大学副教授兼浙江省博物馆自然部主任,1930年任中央研究院自然历史博物馆研究教授。
1905年钟先生因患肺癌,离开上海去杭州的西湖疗养。西子湖畔,一年四季,花草似锦,丰富的植物资源,使他对植物学研究产生了浓厚的兴趣,在病榻上,他仔细阅读了我国著名科学家李善兰和英国韦廉臣共同翻译的《植物学》,并看了不少有关植物学知识介绍的书刊,丰富了自己在这方面的知识。当病情好转后,他即去野外采集标本,认真制作,开始进行探索研究,从此走上了“绿色之路”。
1911年,应时任教育总长的蔡元培先生之邀,钟先生出任教育部参事,由于当时北大生物学系尚未设立,钟先生无需授课,主要精力就放在考察各地植物上。他自带干粮,有时步行山中数十里,周历京内外各山,寻觅植物,悉心于植物学研究。他的同事蒋维乔曾回忆道:“遇休假日,蔡元培约余等游圆明园,先生(钟观光)挟参考书,远足经行,俨然学校师生,殆忘其为长属也。元培佩采集筒,维乔携轻便压榨器,共行郊野,觅取新种。进园则登万寿山,徜徉竟日而回。”
1908年以后,钟观光在北京大学任教期间开始研究植物,进行了系统的植物标本采集研究工作。曾立下“欲行万里路,欲登千重山。采集有志,尽善完成”的誓言。在1914年前后的4年时间里,钟观光的足迹遍福建、广东、广西、云南、 浙江、安徽、湖北、四川、河南、山西、河北等11个省区,行程万里,北尽幽燕,南至滇黔,在长江、黄河、珠江三大流域采集腊叶植物标本16000多种,共15万多号;海产、动物标本500多种;木材、果实、根茎、竹类300多种,历时四年的考察活动,获得了丰硕的成果。
丰富多彩的大自然,奇花异草、珍木佳果的浩瀚植物世界,使他认识到祖国是一座取之不尽,用之不竭的植物宝库,这一切大大开阔了他的眼界,增长了见识,丰富了实践经验。在考察活动中,他历尽艰险,风餐露宿,经历了风霜雨雪的磨炼,为了采集到新的植物标本,他穷幽涉险,攀藤附葛,不辞劳苦。
钟观光先生不仅为北京大学建立了植物标本室,而且开创了我国学者自己采集和制作标本进行进行分类学研究的新时代。并从中发现了不少新种属。在现代植物分类中,木兰科植物的观光木属(Tsoongiodendron)和马鞭草科的钟君木属(ChunTsoongia),是以他的姓名和名命名的。这在世界植物分类学中也是极为少见的。他采集并已鉴定的大量标本,为以后的研究工作带来了许多方便。
我国在世界上堪称“植物王国”,但缺乏对植物系统深入地研究,自18世纪始直至20世纪初,我国的植物都是外国人来采集标本拿到国外的标本室进行研究。钟观光先生在采集制作大量标本的基础上,悉心厘正,辨其类属,订正学名,使种类繁多的植物有系统可循,这项开拓性的工作,为我国植物分类学的研究开辟了新纪元。
1927年钟观光到杭州任浙江大学(当时称第三中山大学)农学院副教授,1927年,钟先生任浙江大学在任教期间,年届花甲的钟先生又先后去浙江天台山、天目山、雁荡山等地采集植物标本,共七百多号,创设了浙江大学农学院植物标本室。同时他还创办了我国第一个植物园。这座用竹篱笆围起来的植物园,面积约30-40亩,广集各科佳草珍木,分区栽培,并建有温室,由于地点设在杭州市郊的笕桥,故农学院植物园又称笕桥植物园。笕桥植物园的诞生为中国植物园事业和园林科学写下了新篇章。在当时,它不仅给农学院的大学生,同时也给附近的中学生学习研究植物学带来了便利之处。如当年正在杭州高级农业职业中学农艺系求学的吴中伦,一有空就来到植物园,钻进这气象万千的植物世界,潜心观察各种植物的形态特征和生态习性,与植物学结下了不解之缘,尔后成为我国著名的植物学家、林学家。
1930年前后,钟观光先生在考察浙江东南沿海岛屿时,在普陀山发现了一棵他从来没有见过的树,这棵树丫一律成双,绝无错生,每年春季开花,因它浅红色的雌花与淡黄色的雄花不是同时成熟,故授粉率极低。且由于往往是一棵树种难得一颗种核,种核落地后易腐烂,导致自然出苗率很低。在我国至今仍是绝无仅有的一棵。1932年,经林业家郑万钧教授鉴定正式定名为“普陀鹅耳枥”,现今,这棵珍贵的鹅耳枥树作为国家二级保护树种受到有关部门的妥善保护,仍在普陀山最高峰佛顶山慧济寺的后山门茁壮地成长着。
钟观光先生在采集、制作、鉴定植物标本的同时,曾花费很多精力从事古书中学名的考证工作。他反复阅读《毛诗》、《尔雅》、《离骚》等古代名著并详为笺注;精读李时珍著的《本草纲目》和吴其浚著的《植物名实图考》,芟其繁芜,范以条理。在所内他潜心致力于古书中学名考证工作,著有《理科通证》一书,还撰有《植物中名考证》和《尔雅释例》等论文。在药用植物方面,他以科学方法整理研究本草,广征博采,贯通中外,著有《本草纲目疏证》一书,共23卷(未出版),这是一项巨大的工程。为了这本书的编写曾亲赴祁州(河北安国),在野外、园内和市场上研究中药,特别注意药草的异物同名和同物异名。当时日本植物学者所用汉名,虽沿袭我国古籍,但因考据未精,致使纰缪颇多,钟先生不辞劳苦,一一为之更正。