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.
После указанных путешествий был большой перерыв, в продолжение которого Ботанический сад не снаряжал ни одной экспедиции. Причина заключалась в том, что все средства, положенные по штату на путешествия, выдавались А. И. Шренку, оставленному при Б. саде для приведения в порядок собранных им коллекций, а также печатались отчеты, путевые записки и разные наблюдения, произведенные им во время его путешествий. только в 1853 г. сад был в состоянии дать средства для продолжительной поездки консерватора Карла Ивановича Максимовича вокруг света. Отправившись 18 сентября 1853 г. из С.-Петербурга на фрегате"Диана", К. И. Максимович посетил Pиo Жанейро, Вальпарайзо, Гонолулу и в июле 1854 прибыл в губу Де-Кастри; отсюда он предпринимал большие экскурсии в бассейне р. Амура и, совершив обратный путь через Сибирь, 17 марта 1857 г. вернулся в Петербург. Собранные коллекции немедленно были обработаны и издано известное сочинение Максимовича: «Primitiae Florae Amurensis», составившее ему имя. Окончив работы по первой своей поездке, К. И. Максимович получил новую командировку – в Японию, продлившуюся более первой, а именно с марта 1859 г. по июнь 1864 г. Огромное количество собранных материалов разработано самим экскурсантом и дало блестящие результаты. Кроме указанных более выдающихся экскурсий, Б. Сад не раз отправлял садовников в разные страны, а также не пропускал случая участвовать в снаряженных другими учреждениями экспедициях или же обращался к ботаникам тех стран, растения которых были интересны для Сада. Между экспедициями, доставлявшими по просьбе Б. Сада ботанические коллекции, укажем на снаряженную в 1855 г. Имп. русск. Геогр. общ. ученую экспедицию в Восточную Сибирь, член которой Густав Иванович Радде привез Импер. Б. Саду до 1000 видов растений, около 8000 сухих экземпляров и множество семян. Гербарий этот обработан Э. Л. Регелем и Ф. Е. фон Гердером. Поселившись с 1863 г. в Тифлисе, Г. И. Радде предпринимал ежегодно поездки по Кавказу, откуда присылал Б. Саду богатые коллекции живых и сухих растении и семян. Наконец, много русских путешественников, не пользовавшихся никакими пособиями со стороны Б. Сада, приносили свои коллекции в дар Саду. Из этих. коллекции особенно ценны: коллекции доктора Ф. А. Бузе из Закавказья и Персии, подпоручика Дмитрия Кузнецова из Японии, П. П. Семенова с хребта Тянь-Шань и окрестностей озера Иссык-Куля, Р. К. Маака из Уссурийского края и много других коллекции; все они приведены уже в порядок.
Из всего сказанного видно, какими богатыми коллекциями обладал Бот. Сад к концу своего второго периода, т.е. в 1863 г., когда явилась потребность в совершенном преобразовании Сада. Число лиц, занимавшихся научной ботаникой, не соответствовало размеру занятий и объему коллекции, а так же в хозяйственном отношении Сад пришел в ветхость; явилась необходимость в постройке и обновлении оранжерей, жилых и хозяйственных строений, в приведении в порядок парка, огорода и т.д.
24 поля 1863 г. высочайшим указом повелено было передать Императорский Ботанический сад из ведомства министерства двора в ведение министерства государственных имуществ; далее, продолжая наименоваться Императорским, состоят под покровительством и попечением его Императорского высочества великого князя Николая Николаевича и иметь постоянные сношения с Императорской академией наук и научно-практическими ботаническими заведениями Империи для достижения существенной цели Бот. сада – развития его сообразно требованиям науки и в применении ее к практическому садоводству. Поступив в министерство государственных имуществ, Сад еще некоторое время удерживал прежний штат; только 8 ноября 1866 года был утвержден в виде опыта на три года новый штат, и вместе с тем пожалованы Саду особые «Правила для действий Императорского С.Петербургского Бот. Сада и управления им». По новому штату, окончательно утвержденному 17 марта 1870 г., число научных деятелей Сада было увеличено, но при этом общая штатная сумма осталась та же, что в 1843 г., с прибавлением к ней только дополнительных сумм, выданных до 1863 г., и состояла из 60903 р. сер.
Вскоре после поступления Сада в ведение министерства государственных имуществ управление им было временно поручено Рудольфу Эрнестовичу Траутфеттеру, утвержденному в 1864 г. в звании заведующего Садом, а в 1866 г., согласно положению нового штата, директором.
Научные занятия, принявшие большие размеры, требовали специалистов, для чего вместо прежнего директора по научной и садовой части, были основаны три должности главных ботаников, занятые: Эдуардом Людвиговичем Регелем, Сергеем Матвеевичем Розановым, скончавшимся в 1870 г., и Карлом Ивановичем Максимовичем. В 1870 г. утвержден в должности младшего консерватора при музее и лаборатории Александр Федорович Баталин. Далее, был учрежден при саде особый совет для обсуждения дел по ученой и технической части. Членами совета, кроме директора и главных ботаников, были назначены: попечителем и покровителем Сада – Николай Антонович Скалон, а от Императорской академии наук – Франп. Иванович Рупрехт и Карл Иванович Максимович.
