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Hallers botanisches Werk umfasst umfangreiche Bestandesaufnahmen (Floren) grösserer Regionen (Schweiz, Jena, Göttingen), Monographien von Pflanzengattungen oder Familien (z.B. europäische Laucharten und Orchideen), Beschreibungen botanischer Sammelreisen und eine kritisch kommentierte Bibliographie (*Bibl. bot. 1771-72 [1215]) des gesamten botanischen Schrifttums bis in seine Zeit.
Nach mehreren Sammelreisen vor allem in den Alpen und mit Hilfe seiner Freunde, veröffentlichte Haller als Göttinger Professor die erste umfassende Schweizer Flora (*Enum. stirp. helv. 1742 [1189]). Dieses sein botanisches Hauptwerk gab er 1768 in wesentlich erweiterter Fassung heraus (*Hist. stirp. helv. 1768 [1202]). Für die Universität Göttingen gründete er den botanischen Garten, dessen reiche Sammlungen er aufbaute und beschrieb (*Enum. hort. Gott. 1753 [1241]).

Haller war Wegbereiter verschiedener Bereiche der Botanik: Er hat die Variabilität von Pflanzen erkannt und die Artkonstanz verworfen; er pflegte die exakte morphologische Beschreibung einer Art mit wiederholter Beobachtung an zahlreichen Exemplaren auch in verschiedenen Entwicklungsstadien und hielt auch Fundorte und Standortsfaktoren fest. Bekannt sind seine Erkenntnisse zur Pflanzengeographie und zu den Höhenstufen. Ein Besonderes Merkmal von Hallers Pflanzenwerken sind seine ausführliche Synonymie der alten (vorlinneischen) Pflanzennamen und sein Versuch eines natürlichen Systems der Pflanzen. Mehrere seiner kleineren botanischen Schriften veröffentlichte er in einem Sammelband (*Opuscula bot. 1749 [1254]).
Die von seinem Zeitgenossen Carl von Linné erfolgreich propagierte binäre Nomenklatur mit dem künstlichen Sexualsystem lehnte Haller aus historischen und wissenschaftlichen Gründen  ab. So sind seine Namen der z.B. etwa 300 neu beschriebenen Blütenpflanzen ungültig und seinem botanischem Werk blieb eine grössere Wirkung versagt.

Haller hat umfangreiche Herbarien angelegt welche heute grösstenteils noch vorhanden sind. Das 60bändige Haupt-Herbar liegt in Paris (Muséum National d‘ Histoire Naturelle), ein kleineres befindet sich im Albrecht von Haller Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Göttingen. Einige Belege sind auch im Herbar seines Sohnes Albrecht von Haller filius (1758-1823) in Genf (Conservatoire et Jardin botaniques) zu finden.

Forschungsliteratur
Beer 1953, Boschung 2000, Drouin/Lienhard 2008, Fischer 1909, Frey 1964, Gradstein/Schwerdtfeger 2009Lienhard 2000, Lienhard 2005, Lienhard 2007, Shteir 1977, Toellner 2002, Wagenitz 2003a,  Wagenitz 2009Zoller 1958, Zoller 1977.