W 1854 roku von Martius odszedł z ogrodu botanicznego i z uczelni w proteście przeciwko wzniesieniu na terenie ogrodu gmachu pałacu wystawowego Glaspalast, którego budowa związana była ze zniszczeniem części ogrodu. Zarabiał wyłącznie poprzez działalność naukową, przede wszystkim publikacje Flora Brasiliensis. Uczniami von Martiusa byli m.in. Karl Friedrich Schimper (1803–1867), Alexander Braun (1805–1877), Hugo von Mohl (1805–1872), Otto Sendtner (1813–1859) i August Wilhelm Eichler (1839–1887).
Von Martius zmarł 13 grudnia 1868 roku w Monachium.
Publikacje Lista publikacji podana za Neue Deutsche Biographie: 1823–1831 – Reise in Brasilien auf Befehl S. M. Maximilian Joseph's I. von Baiern von 1817—1820 unternommen, 3 tomy – 1. i 2. tom razem z von Spixem 1824–1832 – Nova genera et species plantarum, 3 tomy, 300 kolorowych tablic 1823–1850 – Historia naturalis Palmarum, 3 tomy, 245 kolorowych tablic 1828–1834 – Icones plantarum cryptogamicarum 1835 – Die Eriocauleae, w Nova Acta Leopoldina 17, 1835, s. 1–72 1838 – Vorträge und Reden üb. Gegenstande aus d. Gebiete d. Naturforschung 1840 – Flora Brasiliensis, 1.