1866年，薩克斯應聘擔任了布賴斯高弗賴堡大學的教授。又過了兩年以後，薩克斯被聘為維爾茨堡大學教授。在維爾茨堡大學，薩克斯全麵展開了他的植物生理學研究工作。他的研究領域涉及植物胚胎學、植物營養學、光和黑暗條件對植物的影響以及植物的生長形態和水在植物體中是如何運動的等等許多問題。他要為植物生理學這個新興的學科描繪出一個藍圖，為今後這方麵的研究指明方向，也為今後這方麵的研究在方法和設備上做了更充足的準備。
在薩克斯關於實驗方法和器械設備方麵的貢獻中，有他發明的“氣泡計量法”。這是一種通過統計植物光合作用產生氣泡的體積，來測量光合作用強度的實驗方法。薩克斯還發明了稱量半片葉子在光合作用前後的幹重之差，用來測算幹物質積累情況的“半葉法”。他設計了把一塊玻璃安放在裝滿泥土的木箱中，種上植物來觀察根在生長過程中表現出來的向地性的裝置；他還研製過一種手持的分光鏡和能夠獲得穩定溫度的恒溫器等實驗設備。
在為後人指明植物生理學的主要研究方向這方麵，薩克斯思考問題的範圍十分廣泛。他不僅已經考慮到要從植物與溫度的關係、植物與光以及植物與土壤等方麵入手，去研究植物的生活。還注意到了在不同生長時期植物與自然界各種生物和非生物因素之間的微妙關係。例如，他曾經鑽研過交替出現的光亮環境和黑暗環境對於植物花的形成有哪些影響。應當指出，近百年來人類在自然科學方麵確實取得了值得驕傲的巨大成就，然而，薩克斯當年關於植物葉片在光下產生“形成花的物質”這個猜測，至今還沒有令人信服的準確答案。
薩克斯還在18世紀60年代做過這樣一個有關植物葉片的實驗：他首先將照過光的植物綠葉用酒精煮一會兒，以除去葉綠素。然後把煮成乳白色的葉子用清水洗過，再滴上碘酒。這時，葉子就顯現出藍色。因為澱粉遇到碘會變藍，所以，這個實驗證了光合作用能夠產生澱粉。
薩克斯通過孜孜不倦、勤奮努力的工作，為現代實驗植物生理學的起步和發展做出了卓越的貢獻。他精確地在這個研究領域闡明的同化作用、膨壓和土壤蓄水力等許多基本概念，仍然是今天一些相關學科進行教學和科學研究工作的重要基石。
薩克斯不僅是一位傑出的科學家，也是一位桃李滿天下的導師。他培養了一大批優秀的學生，後來這些學生在許多國家的植物生理學研究領域都取得了令人矚目的成就。在他們中間有：
法蘭士·達爾文（Francis Darwin），這位查理斯·達爾文的兒子，是劍橋大學教授，在刺激生理學和研究蒸騰作用方麵作出了貢獻；
格貝爾（Karl Gobel），在器官學和實驗形態學等方麵建樹頗多；是羅斯托克、馬爾堡和慕尼黑大學的教授；
德·弗裏斯（Hugo de Vries），阿姆斯特丹大學的教授，是研究細胞生理學和遺傳學、突變論的學者。
薩克斯的一生都是在不斷地進行科學探索中度過的。緊張的工作安排使他無暇顧及家人和朋友，也從來沒有時間去度假和休養。他也無法用更多時間去研究哲學和關心政治問題。但他始終認為，自己所從事的科學研究工作就是人類生活的一個重要部分。
薩克斯是一位態度謹慎的自然科學家，更是一位堅定的唯物主義者。在他看來，所有的宗教都是和科學格格不入的，應當堅決予以反對。
薩克斯在1897年逝世，終年65歲。他為我們開創了一個嶄新和重要的自然科學學科——實驗植物生理學。