Praca naukowa Dzięki swoim wykładom i publikacjom zyskał ogólnoeuropejską reputację w swojej dziedzinie nauki. W 1790 r. założył Ogród Botaniczny w Jenie i był później jego dyrektorem. Założył także towarzystwo nauk przyrodniczych w Jenie.
Batsch odkrył prawie 200 nowych gatunków grzybów, m.in. lejkówkę szarawą (Clitocybe nebularis), pięknoroga szydłowatego (Calocera cornea) i ponurnika aksamitnego (Tapinella atrotomentosa). Napisał dwie książki o grzybach. Opisywał też choroby roślin (np. holenderską chorobę wiązów), ale nie zdawał sobie sprawy z ich pochodzenia. Odrzucił system Linneusza i w swojej trzytomowej pracy „Elenchus Fungorum” (1783–1789) bardzo dokładnie i szczegółowo opisał liczne rodzaje grzybów i ich położenie w okolicy Jeny, klasyfikując grzyby według opracowanego przez siebie wzoru. Słabość tego opracowania polegała na jego mniejszej znajomości grzybów z reszty świata.
Batsch napisał w języku angielskim skrypt dla studentów do nauki zoologii i mineralogii. Zajmował się również badaniem żółwi.
Przy naukowych nazwach utworzonych przez Batscha taksonów dodaje się jego nazwisko Batsch.