Il fonde en 1881 la revue scientifique Botanische Jahrbücher qu'il dirige jusqu'à sa mort. Il écrit de nombreux articles sur la géographie et la taxinomie végétale, collabore avec Karl Anton Eugen Prantl (1849-1893) sur les premiers volumes de Die natürlichen Pflanzenfamilien (32 volumes, 1887–1909) et édite les premiers volumes de Das Pflanzenreich. Parmi ses publications, il faut citer Versuch einer Entwicklungsgeschichte der Pfanzenwelt insbesondere der Florengebiete, seit der Tertiäperiode (2 volumes, 1879-1882), Syllabus der Vorlesungen über spezielle und medizinisch-pharmaceutische Botanik (1892). Il est le responsable ainsi que le coauteur aux côtés d'Oscar Drude (1852-1933), de Die Vegetation der Erde (15 volumes, 1896). Il fit contribuer Ernst Friedrich Gilg à deux séries d'ouvrages (l'édition du Syllabus de 1921, et sur le Die natürlichen Pflanzenfamilien).
Il est l'auteur de nombreux travaux sur la géographie des végétaux, notamment d'Afrique. Il met en évidence l'importance de la géologie sur la répartition des plantes. Il est l'un des premiers à combiner la phylogénie et la biogéographie. Il est également l'auteur d'importants travaux sur les Araceae, les Burseraceae et le genreSaxifraga. Il reçoit la médaille linnéenne en 1913.