Одновременно с расширением гербария увеличивался и музей Сада, в котором хранятся предметы растительного царства, которые не могут содержаться в бумаге. Все предметы музея распределены на 5 коллекций: карпологическую, ксилологическую или дендрологическую, анатомическую, ископаемых растений, и, наконец, предметов по прикладной ботанике. Особенно интересна коллекция Амурского края, состоящая из 700 ископаемых растений, приобретенная в 1864 г. от Ф. Б. Шмидта; также немаловажное значение имеет собрание древних свайных построек в Швейцарии, полученное от Мессикомера в 1865 г. Музей находился сначала под ведением Ф. Б. Фишера, затем переходил к другим лицам и наконец в 1870 году был назначен консерватором музея А. Ф. Баталин, которому принадлежит бесспорная заслуга теперешнего благоустройства музея.
При основании Ботан. сада в нем не было и одной книги, и только в 1824 г. сделано первое и очень ценное приобретение, а именно: библиотека, оставшаяся после смерти профессора Стефана; заключала она в себе 637 сочинений в 1185 томах. Вслед затем стали выписывать книги из заграницы и приобретались сразу целые библиотеки, как напр. библиотека проф. Мертенса, затем 900 томов ботанических сочинений из бывшего Горенкского сада, множество книг, купленных в Англии, Германии и Франции директором Сада Ф. Б. Фишером во время его командировки в 1824 г. заграницу. В настоящее время, можно смело сказать, что едва ли существует другая столь обширная ботаническая библиотека, как библиотека Императорского Ботанического сада.
Надо еще упомянуть о Семинарии сада, занятия которой состоят в собирании и сортировке семян, отправлении их заграницу, выписывании по каталогам семян из других садовых заведений и в составлении каталога семян сада. Первый каталог семян вышел в 1835 г.
Биологическая лаборатория Сада учреждена в 1868 г. с введением должности главного ботаника по части растительной биологии. Заведование лабораторией было поручено сначала С. М. Розанову, потом перешло в ведение К. И. Максимовича, а с 70-го года она находится под непосредственным наблюдением А. Ф. Баталина.
30 марта 1830 г. вышло Высочайшее повеление передать Ботан. сад из министерства внутренних дел в ведение министерства Императорского двора. С этим переходом ежегодно выдаваемая сумма увеличилась почти вдвое (123000 рублей ассигнациями), личный состав Сада был увеличен еще в 1829 г. С увеличением средств главное внимание Сада было направлено на преследование научных целей, которым в предыдущий период Сада приходилось уделять так мало времени. С этих пор отменено было обязательство удовлетворять специальным надобностям медицинской академии, как то: лекции директора Сада для студентов медикохирургической академии были упразднены, а также разведение аптекарских трав сначала уменьшено, а затем и совсем прекращено. Но в то же время оставлено право пользоваться коллекциями сада различным учебным заведениям столицы, в том числе петербургским университетом.
Во второй период своей деятельности Бот. сад достиг такого развития во всех своих частях, что в 1843 г. явилась потребность в изменении штата, причем личный состав Сада увеличился введением двух новых научных должностей: физиолога и консерватора, и кроме того прибавлено несколько садовников. При таком изменении и денежные средства потребовалось увеличить; с 1-го января 1843 г. Высочайше положено было на ежегодный расход Сада 54045 руб. сер.
5 апреля 1850 г. Ф. Б. Фишер, был уволен от должности директора Сада, которую с февраля 1851 г. занял Карл Андр. Мейер, стоявший во главе Сада до своей смерти 13 февраля 1855 года. В то же время со смертью князя П. М. Волконского в 1852 г., Ботанический сад, оставаясь по-прежнему в ведомстве министерства Императорского двора, был поручен министру уделов и управляющему кабинетом Его Величества, графу Льву Алексеевичу Перовскому, а по кончине его в 1855 году заведование Садом было возложено на обер-гофмейстера барона Мейендорфа. В том же году, после смерти К. А. Мейера, обязанности директора Сада были разделены между двумя лицами: административная, хозяйственная и счетоводная части вверены особому чиновнику, не зависящему от директора, с званием товарища директора; эту должность занял 28 апреля 1855 г. барон Карл Карлович Кистер, а с 20 сентября того же года обязанности директора были возложены на Эдуарда Людвиговича Регеля, который оставался в этом звании до упразднения должности директора в декабре 1866 г.
Литературная деятельность Бот. сада началась только в 1835 году, когда стал выходить ежегодно каталог семян под заглавием: «Index seminum, quae Hortus botanicus Imperialis Petropolitanus pro mutua commutatione offert». Результаты же наблюдений отдельных лиц, работавших в Бот. саду, печатались по большей части на счет авторов или в записках других ученых заведений, и только очень ограниченное число работ было издано Бот. сад. в виде отдельных брошюр. Сделанный в 1853 г. опыт первого ботанического журнала Сада, под заглавием: «Schriften aus dem ganzen Gebiete der Botanik», ограничился одним выпуском. Штатные живописцы, работавшие с 1824 – 1852 г., заготовили богатое собрание превосходно раскрашенных изображений растений, из числа которых только небольшое количество было напечатано в сочинении: «Sertum Petropolitanum», изданном в 1846, 1852 и 1869 годах, остальные же лежат в библиотеке Сада и до настоящего времени. Только в 1871 году, с разрешения министра государственных имуществ А. А. Зеленого, был издан первый сборник научных трудов, служащих при Ботаническом саде; издание это продолжает выходить отдельными тетрадями различного объема и до настоящего времени, заключая в себе статьи по всем отраслям чистой и прикладной ботаники разных лиц, работавших по этой части науки, а также извлечения из годичных отчетов сада. Сборник называется: «Труды Императорского Ботанического Сада» (Acta Horti Petropolitani).
За все время существования Ботанического сада, он постоянно был в сношениях с другими ботаническими садами, разными садовыми учреждениями и отдельными лицами, занимающимися ботаникой. Между прочим, в последующие года происходил постоянный обмен растений и семян с Ботаническими садами в Калькутте, Перадении на острове Цейлоне, с двумя садами на острове Яве, с садами в Новой Голландии, в Америке и т.д.
В первые годы существования Ботанического сада живые растения приобретались только покупкою и преимущественно в больших садовых заведениях. Англии, Германии, Бельгии и Голландии; в последующие же годы, когда Ботанич. сад был в состоянии сам культивировать растения, происходил обмен их на растения других стран. Кроме того, несколько раз устраивалась в Саду распродажа живых растении, оставшихся после мены. Особенное внимание Б. Сада во второй период его деятельности было обращено на изучение флоры отдельных стран, для чего поручалось местным жителям, за вознаграждение, собирать семена, живые растения, составлять гербарии, или же чаще всего отправлялись туда путешественники на счет Сада с обязательством доставить все собранные коллекции в Сад. В начале своей деятельности, за неимением средств, Б. Сад редко командировал путешественников, и только в 1830 году начинается ряд длинных и важных в научном отношении путешествий. В 1825 году профессор Эдуард Иванович Эйхвальд для собственных целей предпринял путешествие по Каспийскому морю и Закавказью; не желая пропустить столь удобный случай, Ботанический сад командировал на свой счет П. Г. Поморцева, определенного по этому случаю в Сад. Соединившись с Э. И. Эйхвальдом в Астрахани и проехав вместе до Баку, Поморцев отделился здесь от своего спутника и исследовал в продолжение осени Грузию. В Петербург он возвратился 30 ноября 1825 г.
Другое путешествие в этом году было совершено вокруг света садовым учеником Иваном Стюартом. Из этого путешествия было доставлено в Сад 8 ящиков с живыми, сухими растениями и семенами из Pиo Жанейро, Вальпарайзо, с Сандвичевых островов, с острова Нукагива, из Камчатки, Ситхи, Манильи и острова св. Елены. В 1827 году, с занятием нашими войсками Тавриса, император Николай повелел одесскому аптекарю Сцовицу, причисленному к Ботаническому саду, присоединиться к отряду генерал-мaйopa Панкратьева и исследовать в ботаническом отношении западную часть Адербейджанской области. Взяв с собой двух живописцев А. Д. Судакова и К. Г. Трусова, И. О. Сцовиц посетил в 1829 г. Армению, в 1830 г. дошел до Мингрелии и скончался 30 августа 1830 года в Кутаиси. Коллекции, собранные им в больших размерах, очень интересны и важны, так как дублеты послужили хорошим материалом для мены с другими ботаническими заведениями. В 1830 г. была приобретена за 12000 р. богатая коллекция живых растений Бразилии от ботаника Людвига Риделя, путешествовавшего с 1821 г. в тех странах вместе с российским генеральным консулом в Бразилии и членом Императорской академии наук Григорием Ивановичем Лангсдорфом. Богатый гербарий, собранный Риделем с 1821 – 1828 гг., был привезен в Петербург и достался в собственность Императорской академии наук; живые же растения приобретены Императорским Б. садом. В 1831 г. Ридель был причислен к Ботаническому саду и получил командировку снова ехать в Бразилию для собирания семян, растений и составления травника для Б. сада.. На севере экскурсировали два путешественника: Николай Степанович Турчанинов, исследовавший юго-восточную Сибирь, и Александр Иванович Шренк, причисленный к Б. саду с званием ботаника для путешествий в исследовавший тундры самоедов до Уральского хребта и острова Вайгача. Путешествие это, начавшись 6 апреля, было окончено 8 декабря 1837. Затем летом 1839 г. А. И. Шренк в сопровождении Карла Ивановича Мейнсгаузена посетил русскую Лапландию, дошел до полуострова Колы и, переправившись по морю. в Архангельск, вернулся в Петербург. Наконец, 27 февраля 1840 г. оба путешественника предприняли длинную экскурсию в страны, лежания к югу от Алтайских гор, и вернулись из нее только в ноябре 1844 г. доставив Б. саду богатый материал растении из Джунгарии. По высочайшему повелению в 1843 г. был отправлен в Закавказские губернии, причисленный к Б. саду в качестве путешественника, Фридрих Коленати. Поездка его длилась около двух лет.
