thumb|left|250px|Plan ogrodu z 1843 roku W latach dwudziestych z ekspedycji nad Morzem Kaspijskim, a także z rejonu Kaukazu i pogranicza z Persją przywieziono wiele cennych zbiorów. Także w latach dwudziestych, później także trzydziestych XIX wieku, z inicjatywy Georga von Langsdorffa, odbywały się rosyjskie ekspedycje naukowe w Brazylii. Z Rio de Janeiro do Cesarskiego Ogrodu Botanicznego przesłanych zostało kilka tysięcy nowych roślin. W tym czasie, w Rio de Janeiro, funkcjonowała nawet oficjalnie filia ogrodu. Istniała ona od 1831 do 1836 roku. Organizowane były także wyprawy na Alaskę, do Meksyku (1826–1832), na Zabajkale, do Dżungarii, a także na tereny północnoeuropejskie. Nowe rośliny sprowadzano m.in. z Cejlonu, Kalkuty i Jawy. W 1853 roku zbudowano specjalną szklarnię, w której umieszczono wiktorię królewską. W latach 1853–1857 ekspedycja naukowa odwiedziła Chile, Brazylię, Sandwich Południowy i Daleki Wschód, przywożąc do Petersburga nasiona 250 gatunków roślin i 400 nowych okazów. Od 1855 roku polityczną pieczę nad placówką piastował Piotr von Meyendorff. Od 1853 roku wydawany był periodyk Schriften aus dem ganzen Gebiete der Botanik. Prowadzano także działalność wydawniczą, publikując m.in.