Desde el punto de vista científico esta institución estuvo a la cabeza de las europeas en el planteamiento de sus proyectos de investigación. La exploración y el estudio de los territorios de ultramar y sus riquezas naturales se convirtieron casi en una obsesión y, en el periodo que va desde 1754 a 1808, se llevaron a cabo siete expediciones científicas. Entre los objetivos generales de las mismas estaban los de "describir, dibujar y formar herbarios de los vegetales que descubriesen por aquellas partes de América Meridional...", mas estas expediciones no estuvieron exentas de otros objetivos mucho más concretos: la búsqueda de la quina, el cultivo de la canela, la recogida de "plantas y cuerpos preciosos que produzca el Nuevo Mundo con las que llenar el Real Jardín", el rastreo de posibles fuentes de madera para la construcción naval, que pudieran suplir a la de los diezmados bosques de la Metrópoli y así un largo etc. Estos y otros fueron los propósitos que llevaron a Ruiz, Pavón Mutis, Sessé, Mociño, Haenke, Tafalla, Nee, Cuéllar, Löfling... a recorrer América, desde Tierra de Fuego hasta Alaska, y Filipinas. La investigación tanto básica como aplicada estaba ya implícita en el planteamiento de esta peripecia científica ilustrada.

Su interés trascendió a su tiempo y se puede afirmar con rotundidad que, en el umbral del siglo XXI, más del 70% de las actividades de cultura científica que el Real Jardín Botánico desarrolla, y con notable éxito, gira alrededor de estas expediciones. Tanto exposiciones como publicaciones -cuya relación sería interminable- como ciclos de conferencias, etc. tienen como protagonistas a los naturalistas ilustrados y su legado científico.

 
A finales del siglo XVI los europeos conocían ya casi todo el continente americano. Este mapa procede del Atlas de Mercator, que se publicó en 1585.