I 1799 foretok Wahlenberg en botanisk reise til Gotland, som var kjent for å ha en mer søreuropeisk vegetasjon. Han gjorde her funn av planter som var ukjente i Norden, blant annet orkideer, starrgress og flere mosearter og lav. En observasjon han gjorde, var at Gotland hadde en begrenset vegetasjon, og at de mange myrene med storak (en type starrgress) ga området et øde, brunaktig og stygt utseende. Han satte dette i sammenheng med at vintrene var strenge. I 1805 og 1806 arbeidet han med en oversikt over floraen på øya, hvor han ga en oversikt over geologiske forhold og ulike vegetasjonstyper på forskjellige steder.