Zajmował się botaniką systematyczną oraz geografią roślin.

W poszczególnych krajach pracował nad poznawaniem i opisywaniem nowych roślin, tworząc w ten sposób leksykony przyrodnicze: Flora Antarktydy (1844–1847), Flora w Indiach (1875–1897). Opracował też klasyfikację roślin wraz z George’em Benthamem pt.: Genera Plantrum (1862–1883).

W 1847 został członkiem Towarzystwa Królewskiego, którego prezesem wybrano go w 1873. Otrzymał kolejno (w 1854, 1887 i 1892) trzy medale Towarzystwa: Royal, Copleya i Darwina. W 1883 został uhonorowany Złotym Medalem Królewskiego Towarzystwa Geograficznego (Founder's Medal). W 1907 otrzymał Order of Merit. Mianowany w 1855 wicedyrektorem ogrodów w Kew, dziesięć lat później zastąpił na tym stanowisku swego ojca, i piastował pozycję dyrektora przez 20 lat. Przyczynił się do ich powiększenia. Od 1885 był członkiem zagranicznym Królewskiej Holenderskiej Akademii Sztuk i Nauk.

Na jego cześć nazwano wyspę.

Standardową skróconą formą autora, używaną do wskazania przy cytowaniu nazw botanicznych, jest Hook.f..