Jacobsen gjorde botanikk til sitt fag og da han innså at Charles Darwin ikke var kjent i Danmark oversatte han selv og til dansk. Profesjonelt var Jacobsen en dyktig forsker, men på fritiden skrev han dikt og andre tekster. Hans samlede verk består av to romaner, syv noveller, og en diktsamling som ble utgitt etter hans død. Til tross for den beskjedne mengden var det nok til å plassere ham blant de mest innflytelsesrike danske forfattere. Den historiske romanen (1876) var den første danske behandlingen av en kvinne som et seksuelt vesen. Hans andre roman, (1880), sporet skjebnen til en ateist i en nådeløs verden: hans mangel på tro blir stilt på prøve ved tragedier og personlige kriser inntil han dør i krig, desillusjonert, men ikke angrende. Jacobsens første roman foregrep på mange måter D. H. Lawrence, mens han andre inspirerte tyske forfattere som Thomas Mann foruten også den engelske komponisten Frederick Delius (en venn av Edvard Grieg) i operaen (1908–1910).