Med 1839 trår Schouw inn i et nytt avsnitt av sitt liv. Han oppnådde da å få publisert første del av som inneholder det meteorologiske. Men ønsket om å samle mer materiale, og håpet om å styrke den dårlige helsen, førte ham for tredje gang til Italia, denne gang for egen regning (1839–40), ledsaget av sin svakelige hustru (som døde 1844). Men deretter økte hans embedsgjerning; J.W. Hornemann døde 1841, og Schouw ble direktør for Botanisk Have, professor botanikk og i 1845 medlem av konsistorium. Den botaniske have var i Hornemanns siste, av sykdom trykkede leveår kommet i forfall, og Schouw, som aldri hadde hatt interesse for den «beskrivende» og systematiske botanikk, stod overfor og påtok seg det store arbeidet å revidere havens samling av levende planter, omkring 8 000 arter; i 1847 utgav han en fortegnelse over havens planter.