库成为大英博物馆，布朗被委任为博物馆的植物标本库负责人。1827年在研究花粉中的微粒和孢子在水中悬浮状态的微观行为时，发现微粒有不规则的运动，后来证实其他微细颗粒如灰尘也有同样的现象，虽然他并没有能从理论解释这种现象，但后来的科学家用他的名字命名为布朗运动。1828年，布朗命名了细胞核，虽然并不是他第一个发现的，但是由他证实了细胞核的普遍存在并命名。1837年大英博物馆的自然历史部被划分为三个部，布朗成为植物学部的部长，一直到他去世，下葬在伦敦的坎萨尔·格林公墓。现代科学界对布朗运动是否是由