一個偶然的機會，讓拉馬克在公園散步時見到了當時在法國鼎鼎大名的著名人物盧梭。
幾經接觸，他們成了親密的朋友。後來通過盧梭的影響和關係，拉馬克全身心地投入到研究植物學的工作中。十年寒窗，拉馬克跟隨一位名叫堡拿德·許索（Bernard de ussieu）的科學家學習植物學，並於1778年完成了自己的第一部著述《法國植物誌》。這部總計三卷的著述，僅最後抄寫就用去了拉馬克近六個月的時間，其中所記述的植物，一部分是拉馬克在皇家植物園的研究對象，也有一些是生長在鄉間的野生植物。在當時的社會中，已經相當盛行對於植物花草的探究，以至於植物學成了一門很時髦的科學。所以，拉馬克的書出版以後，雖然並沒有使作者在經濟上發財，卻使得他在這個社會中聲名鵲起，並由此結識了包括著名學者布封在內的許多科學家。後來，就是經過布封的推薦，拉馬克成了法國科學院的植物學院士。
成名之後的拉馬克擔任了宮廷禦花園的植物標本室主任，他被派往周圍各國參觀考察那裏的植物園和博物館。拉馬克還遵從布封的建議，做了布封兒子的導師，帶著小布封開始了遊曆采集生活。其間，拉馬克采集了大量的動物、植物和礦物標本，這成為他後來獲得累累學術成就的重要前提之一。同時，他的采集工作也使巴黎博物館的收藏更加豐富起來。在這以後的25年裏，拉馬克一直致力於植物學的研究領域，但他和他的妻子以及六個子女常常生活在清貧之中。以後，他又完成了為《教學百科全書》編纂植物學詞典的工作。其中包括2000個屬的植物，完成了900幅植物圖版的製作。
1789年，法國爆發了大革命。但新政府並沒有為難在前政權的研究機構中從事科學工作的拉馬克。隨著舊日的皇家植物園更名為國立自然曆史博物館，拉馬克的研究範圍也從植物學擴展並逐漸轉移到了動物學方麵，這時的拉馬克已經58歲了。這位年近六旬的科學家，不為依然貧困的生活所累，也沒有在幾乎全新的研究課題麵前退卻。他勇敢地單獨承擔起了博物院的動物學研究，並在以後的將近十年裏逐漸成就為一名動物學家。他所首創的“生物學”、“有脊（椎）動物”和“無脊（椎）動物”等概念，雖然這些都是提出於林奈分類思想之後的見解，卻也一直沿用至今，不失為人類科學史上的重要貢獻。
拉馬克對於動物學的研究有相當獨到的貢獻。尤其是在研究現在我們稱之為“無脊椎動物”的領域。例如，他對昆蟲和軟體動物的研究，在林奈之後尚沒有人打算去做，幾乎是一片空白。因此，拉馬克從事的許多研究是沒有什麼可以參照和借鑒的，他必須獨自去麵對困難並戰勝困難，終於，拉馬克漸漸地理出來一些頭緒，使種類繁雜的物種間顯現出了它們固有的規律性。
1801年，拉馬克發表了他從事動物學研究的重要著作《無脊椎動物的分類係統》。在這部著作中，首次記載了拉馬克關於生物進化的思想。在拉馬克看來，各種各樣的生物都不是神創造的，而是由簡單、低等的生物進化來的。而簡單、低等的生物則來自非生命物質。以後，拉馬克又通過自己進一步的研究，形成了更加完整的“自然發生說”和“用進廢退說”。
拉馬克明確提出：任何生物天生都有向上發展的傾向，都在做著改變自己以適應環境的努力。在這個前提下，可以解釋物種是可以變化的，因而導致了“進化”。對拉馬克用進廢退說的典型解釋是“長頸鹿的進化”。按照拉馬克的說法，很早以前的長頸鹿並沒有現在這樣高大。但是，由於長頸鹿總是要努力伸長脖子取食更高處的樹葉來填飽肚子，以維持個體的生存和種族的延續；這樣，久而久之長頸鹿的脖子被越用越長，四肢，特別是前肢更加發達；並且，這些特征還能夠通過繁殖逐代得到積累和加強，於是就有了現在長頸鹿如此高大的軀體。
這樣一套理論，在今天看來，特別是把它和達爾文進化論進行比較，我們不難發現其中經不起推敲之處。例如，拉馬克主張“親代會向子代遺傳其全部優良特點”的“獲得性遺傳理論”，就和後來有人做的“老鼠斷尾”實驗相互矛盾。這個實驗並不複雜，就是把實驗用的老鼠切去尾巴後飼養起來，讓他們繁殖下一代；然後再切去子代的尾巴。這樣“切”了很多代以後，生出的幼鼠還是有尾巴的。顯然，這個實驗結果並不支持拉馬克的獲得性遺傳理論。
也就是說，生物體在生活過程中獲得的性狀是不遺傳的，至少也是不完全遺傳的。