住在薩克斯家附近的鄰居中，有一位研究生理問題的學者，他名叫普金葉（J·E·Purkyne）。
薩克斯從小就與普金葉的孩子們有過許多的交往。他們經常在一起玩耍，一起觀察和研究自然，收集生物標本。普金葉的孩子們還帶著薩克斯到家裏去看父親的實驗室，鼓勵薩克斯學習自然科學。這一方麵使得薩克斯接觸到了實驗生理學，另一方麵也讓普金葉了解到了年輕的薩克斯在繪畫上的天賦和對大自然的濃厚興趣。
1850年，普金葉在布拉格擔任教授之後不久，就把孤苦無依而又聰明好學的薩克斯帶到布拉格，留在身邊做自己的科學繪畫師和研究工作的助手。薩克斯非常珍惜這個機會，他在與普金葉很好合作的六年當中，通過自己的努力逐漸補上了中學的課程，並且進入大學學習。1856年，薩克斯通過了博士學位的考試。這無疑為他後來的科學研究活動鋪平了道路。在此後的三年中，初涉科學殿堂的薩克斯成了全世界研究植物生理學專業的第一位講師。他還先後寫出了18篇主要涉及形態學方麵的論文，發表在普金葉主辦的《生命》雜誌上。
在人類科學的發展曆史中，早在17世紀至18世紀，就有人提出過要研究植物生理學方麵的問題。當時人們把主要的注意力集中在關於植物的營養、性別和向性以及植物是如何生長這些方麵。在研究方法上，科學家們已經可以將物理學和化學的手段運用於植物學方麵的研究，定量的和比較精確的實驗觀察，正在逐漸成為推動這個學科發展的主要動力。但是，由於已有的一些錯誤觀點的幹擾（如：亞裏士多德認為，植物吸收的營養全都來自土壤之中；植物沒有性別差異等），和當時儀器設備的水平十分有限，使得有關的研究難以在物理學、尤其是在化學方麵更加深入。就是在這樣一個大的時代背景下，薩克斯首創了水培植物來研究和測量植物新陳代謝的方法。運用這種方法，薩克斯了解到植物離開了土壤也可以在營養液中充分地生長和發育。因為，有實驗證明植物是依靠吸收土壤中溶於水的營養成分來生活的。
這就證實了英格豪斯（Ingenhousz）等人提出的關於“二氧化碳能夠形成植物體中有機物”的認識。薩克斯的這個水培實驗，有力地證明植物中的含碳化合物是來自空氣中的二氧化碳，而並非來自土壤有機質。同時，薩克斯的這項工作也引起了塔朗特林學院的學者施特克哈爾特的注意。於是，他聘請薩克斯來學院做生理學助教，薩克斯在這裏一幹就是三年。
在塔朗特林學院工作了三年以後，薩克斯借助於自己在植物營養學和其他方麵的研究成果，為自己在波恩附近的波貝斯多夫農學院又找到了一個做教師的職位。從1861年～1865年，他在波貝斯多夫農學院一邊教學，一邊完成了自己在塔朗特林學院時就開始寫作的《植物實驗生理學手冊》。這本書後來於1865年在萊比錫出版，它使薩克斯一舉成為實驗植物生理學的奠基人。
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。