Størst betydning har Theofrastos' to avhandlinger i botanikk hatt, («Plantenes historie») og («Årsaker til plantevekst»). I mer enn 1500 år var disse bøkene hovedverker innafor botanikken. Begge bøker inneholder nøyaktige observasjoner av plantenes bygning – nesten 500 arter i alt. Han var den første som skrev om bestøvning og plantenes formering. Bøkene inneholder også praktiske opplysninger om kultivering, plantesjukdommer og poding, foruten plantenes medisinske anvendelse.