Von 1816 bis 1822 unternahm er eine Reise nach Südamerika, wo er das Hinterland Brasiliens vom Nordosten Brasiliens aus bis zum Río de la Plata erforschte. Er sammelte 24.000 Pflanzen aus 6.000 verschiedenen Arten, daneben aber auch viele Tierarten, unter anderem 2.000 Vögel, 16.000 Insekten und 135 Säugetiere. Die meisten dieser Arten wurden zum ersten Mal beschrieben. Die Jahre nach der Reise nutzte er für das Studium, Beschreibung und Klassifizierung des mitgebrachten Materials sowie der Veröffentlichung seiner Ergebnisse. 1830 reiste er abermals nach Südamerika.
Seine bekanntesten Werke sind die dreibändige Flora Brasiliae meridionalis (1824–1833) und das zweibändige Plantes usuélles des Brésiliens (1824–1828). Außerdem war er Mitglied der Redaktion der von Louis van Houtte herausgegebenen botanischen Zeitschrift Flore des serres et des jardins de l’Europe.[1]
Lorelai Kury: Auguste de Saint-Hilaire's Writings between European and Brazilian Audiences, 1816–1850. In: Matheus Alves Duarte da Silva, Thomás A. S. Haddad, Kapil Raj (Hrsg.): Beyond Science and empire. Circulation of Knowledge in an Age of Global Empires, 1750–1945. Routledge, Abingdon / New York 2024, ISBN 978-0-367-41072-8, S. 140–155.
↑Wilhelm Neubert: Van Houtte’s Preisverzeichnis und seine Flore des Serres et des Jardins de L’Europe. In: Deutsches Magazin für Garten- und Blumenkunde – Zeitschrift für Garten- und Blumenfreunde, und Gärtner. Band 6, Hoffmann’sche Verlags-Buchhandlung, Stuttgart 1853, S. 369
↑J. D. F. Neigebaur: Geschichte der kaiserlichen Leopoldino-Carolinischen deutschen Akademie der Naturforscher während des zweiten Jahrhunderts ihres Bestehens. Friedrich Frommann, Jena 1860, S. 256