В возрасте 24 лет Ламарк оставил военную службу, через некоторое время приехал в Париж, чтобы учиться медицине. Во время обучения его увлекли естественные науки, особенно ботаника.
Таланта и старания молодому учёному было не занимать, и в 1778 году он выпустил трёхтомный труд «Французская флора» .В третьем её издании Ламарк начал вводить двураздельную, или аналитическую, систему классификации растений. Система эта есть ключ, или определитель, принцип которого — сопоставлять между собой характерные сходные черты и соединять ряд противоположных признаков, приводя таким путём к названию растений. Эти дихотомические ключи, весьма употребляемые и в наше время, оказали важные услуги, потому что приохотили многих к занятию ботаникой.
Книга принесла ему известность, он вошёл в число крупнейших французских ботаников.
Пять лет спустя Ламарка избрали членом Парижской академии наук.