在《二十世纪初年植物学最重要的成绩》一文中，他指出：根据能量守恒定律，植物生理学提出了一个任务，即要证明“照射在活的植物上的日光、其效用确实是与照射在死尸上的日光不同的”，或确切地说，即要从事一些实验，“以证明消失了的日光的活力相当于同时储积起来的化学力”。季米里亚捷夫的研究以实验精密著称，其目的就在于完全而多方面地解决这个任务。根据多年实验结果，他证明：一、被植物的叶或其中叶绿素颗粒所吸收的日光，其效用确实与进入任何发热物体中的日光不同的，前一种日光消失于吸收碳酸气的过程中而在植物内造成了有机物质；二、光合作用在光谱中红色部分照射之下最强烈，即光的化学作用是与光线的热能成比例的，而不是与光线的亮度成比例，如当时物理学家所设想的；三、碳酸气吸收最大限量，是在光度相近于中午日光一半光度的时候，超过此光度并不能加多这吸收量。
季米里亚捷夫指出，后一事实的确定，对于许多方面来说都是很重要的。
例如，这个事实表明“在我们国内的气候状况下，中午日光差不多一半光度就足够满足植物的这个最重要的要求了；继续增加日光，在这方面说来是没有用的，在其他方面说来（例如过热加强蒸发）甚至是有害的，这点很重要，可以解释好多关于植物地理分布的事实”。
季米里亚捷夫说明了叶绿素及光合现象其他物质因素之作用，又确定了日光并非什么特别的不可解释的“神奇的”事物以后，便摧毁生物学中唯心论倾向所紧紧抓住的那根支柱了。他指出光合作用是能量不灭定律的明显表现之一。
季米里亚捷夫使用物理学方法和化学方法去研究叶生理学，由此确定了叶绿素的作用，并第一次发现了其中的化学成分。这样就提出了关于叶绿素的机械作用问题，而开始从化学上研究这个最有趣的物质了。
说起季米里亚捷夫对于光合作用的研究，即使说得很简单，很扼要，也是不能不说到他这研究的一个重要特性的。这就是他采取了物理学方法，在这方面走得比物理学家更远些，而且自己制造需用的仪器，这前面已经说过了。
这里，试举他使用的若干仪器为例。
为了计算叶绿素吸收的光能，季米里亚捷夫发明了一种特别的仪器——“光能表”，可以确定植物在吸收碳酸过程中所消耗的日光能数量。他又稍微改变本生式气量表以制造另一种仪器，拿季米里亚捷夫自己的话说，这个仪器可以“用薄片切断气体”，即可以截取空气和碳酸混合物气体的所需体积，并分布之“于盛叶子的平管之内”。
他这个小型的气量表可以用针头这么大的体积来分析气体。在这个仪器中，他可以测量气体精密至一立方厘米体积之十万分之一量级，或用重量说，可以至少一克之万分之一量级。
他不断改良他研究光合作用的方法，当时这种改良得到了世界上注意他的科学活动的杰出的科学家的赞美。例如，柏特罗曾告诉他：“您每来一次，您带来的气体分析法，都比上次更精密了一千倍。”
他研究自然学上这个最重要的和最复杂的问题，其光辉的总结，发表在上面已经说起过的“植物的宇宙性作用”那个克伦宣读的论文之中。但除了这个典型的论文以及附录的许多专门论文以外，在《太阳、生命和叶绿素》
论文集中还有其他的演讲，是对着更广大的更没有准备的听众说的。他长久做的大量的工作，所得到的这些最重要的结论，不仅能够报告于专门家，而且能够报告于每一个对科学成绩有兴趣的人。
在他那部名著中，有好多篇幅是用通俗形式，简单而明了、活泼而引人入胜地说起一切生物之间的相互联系，说起植物的生命机能，说起叶绿素的作用，说起太阳的生命机能，说起叶绿素的反应，由此做出广泛的科学汇总。
例如，他的讲演录《植物是力的源泉》中最后一段就可作为这种汇总之模范。
这个讲演讨论的是关于食物对人体的作用，关于植物的性质及其发生条件问题。他回答这问题并从各方面加以详细地解释后，写道：
日光射在地球上，无论何时何处，都不是全部照在不毛之地，而是会照在绿色小粒上，或确切点说，在叶绿素小粒上。照在这些小粒后，日光就熄灭了，就不成为光了，但并非消失，不过消耗于内的工作，分散开来，并拆断那结合于碳酸中的碳微粒和气微粒之间的联系。游离出来的碳，同水化合，而造成淀粉。这个淀粉转变为可溶性的糖，在植物中长久运行，最后储积为淀粉形式的或甚至黏糊形式的果实。无论哪种形式都是我们的粮食的成分。粮食变为我们的肌肉，我们的神经。现在碳原子在我们的身体中又与血液输送到各部分来的氧原子相结合了。此时，表现为化学能形式的日光又成了明显的力。这个日光使我们生热，推我们运动，也许此时正在我们的头脑中发生作用。
季米里亚捷夫的关于植物生物学的通俗著作是前无古人的，到今天也没有人能赶得上他。这些著作不仅说明著者爱他的研究对象，不仅说明他的知识深广，而且说明他有特别的才干，能够表达他的知识。正因为没有别的人有他那种才干去了解有机生命的复杂而多样的现象，所以他的《植物生活》
一书才能获得如此盛大的欢迎。
这个古典的著作非常有名。当时俄国科学家和外国科学家，尤其英国科学家，都很重视这本书。
1912年，《植物生活》译成英文出版，英国科学家纷纷给以好评。其中一个人写道：“季米里亚捷夫的书比这一类的书高出了一个头，甚至连肩膀也高出了。此书涉及的范围如此阔大，从分析麦粉开始到发挥达尔文主义理论为止。它的内容是完全客观的，它很灵活地运用日常生活事实；它的表现法是纯粹苏格拉底式的，处处都有证明，但并非叙述性的，以保持着读书者的愉快感觉，好像是最艰深的学问也能够表达为简单而吸引人的形式。此书的表现法是简单而明了，而且附有许许多多的成功的实验，以说明各种各样的现象。论证方面和事实方面的正确无误，乃是本书的特殊之点。”
第三个人则指出此书的特点在于“征引化学和物理学的事实恰到好处，而仪器图及其他书图又如此简单明了，以致读者立即能领悟著者的意思”。
柏克托夫论《植物生活》说：“我不知道有什么其他的通俗的科学著作，连主要的文明国的文字著作在内，能够同我们的著者这种著作相比较的。”
他认为此书的最重要的优点之一，就在于给读者“以严格的科学的观念，关于植物怎样解决其生活任务的”，同时激发读者对此问题的兴趣，并指示更进一层去研究的道路。
《植物生活》是十次通俗讲演的记录，季米里亚捷夫这些讲演确实激发了听众对于他这门科学的兴趣。他努力使得他的听者以及读者能够不再把植物看作“死的对象，只待贴上了拉丁文标签的”。他希望：植物能“完全透明”地呈现于他们面前；他们能通过显微镜看进“其中无数细胞深处”，而看到了“原生质，这个一切生命的发端，在其中同海波一般不间断地流动着”；他们能靠无形的眼睛看见“埋在土中的根吮吸着和咬啮着泥土微粒子”；绿叶能使他们联想到“微细的叶绿素粒子，其中进行着伟大的远未完全明了的日光转变为化学力，为地球上各种生命源泉的化学力的过程”；花朵“及其周围的昆虫”，除了以其巧妙的形式和美丽的颜色引人注意之外，还能同时提醒每个人记起那结合动植物二界的“奇异的联系”；“密林中和田界上野草丛生，各自努力夺取尽可能大的地盘，尽可能多地吸收空气和阳光”。
这种情形能激发我们每一个人“发生一连串的新思想——关于那些支配生物界的法则，它们也不可避免地会推动生物界走向完美和谐的”。
总而言之，他希望他的听者和读者，我们当中的每一个人，“一看见植物”，头脑中就能生出“无穷尽的需要解答的问题”。至少有几个人又能生出“从自然界本身获得这些问题的解答之愿望”。
努力从自然界得到解答，为的使自然界替人类服务，这是季米里亚捷夫一切植物生理学著作的基本倾向。正为这个缘故，这些著作直至现在还不会失去现实意义，他的书还会重印，他的读者还会一天比一比增加起来。
季米里亚捷夫说：
当我选择我的专门科目而决定研究植物生理学时，在某种限制下是为了这门科学对于农业的关系。我可以很简单地说明这关系：“这门科学的任务是要使农业劳动者增加生产力。”
由此可见，季米里亚捷夫对于植物生理学发生兴趣，并不是为了这门科学本身，而是因为它直接关于农业。当他教授植物生理学时，他将科学成绩同农业实践任务、同如何增加收获率问题，密切联系起来。他写着：“认识植物的要求，是理论方面的事情；满足植物的要求，使之有利于我们，则是实践方面主要的任务。”同时，他又写道：“生理学家，不能以观察者、实验者的消极作用自限，他应当是能支配自然界的行动家。”他非常坚韧地为发展俄国的科学实验而斗争，为设立农业实验站而斗争。
1867年，当他已24岁时，他主持沁比尔斯克的实验场。当时，按照门德列也夫计划那里举行了俄国第一次的农业化学实验。到了70年代刚开始时，由于他的提议和要求，彼特罗夫学院设立了一个温室，为人工培养之用。这个温室在长时期内曾成为俄国唯一的温室。但现在俄罗斯好多高等学校和科学机关所设的规模更大设备更好的温室，都是以彼特罗夫学院内的温室为第一个模范的。现在，好多温室都应用人工照光方法，使得每年都有几次收获，而这对于加速选择工作方法来说，是非常重要的。
为了广泛宣传研究植物营养所做的实验，季米里亚捷夫于1885年拟出了“专门植物站”的计划，可惜这个计划没有实现。以后，1896年，全俄展览会在尼齐尼诺夫哥罗德地方举行时，他主持设在其中的农业部实验站，向几千参观者证明水沙种植法，证明甚至在不毛之地也能生长植物。
由此可见，季米里亚捷夫在苏俄农业生物科学发展上的作用是很重大的。他是真正的达尔文主义的最好理论家。
由于季米里亚捷夫到处为苏俄农业发展及培养农业科技人才而奔波，身体受到很大的损害，他生病以后，也不能不中止对《太阳、生命和叶绿素》一书序言的写作。要知道，这本书是这位杰出的植物生理学家半个世纪努力的总结，他曾努力“应用物理学上严密的思想和光辉的实验去研究最重要的生物现象”。他奉献这本书给他的儿子阿加狄·克里孟特维奇，因为他的儿子能“实现父亲的梦想”，成为“物理学家”。
在他逝世前一日，当他的亲人、学生集合在他的床边的时候，当从窗子射进来的春天太阳呼唤生命和创造，而老科学家明白觉得生命和创造在他身上渐渐停息，他请医生到他身边来，好像总结他的一生的活动（这些活动是多方面的，但形成一个整体的），向医生说：我始终努力为人民服务，我很快活，能在这对于我很严肃的瞬间看见你。
你是那个布尔什维克党的代表人。我确信，贵党终究会带领人民赢得幸福。
我永远是你们的人，永远同你们在一起。我钦佩弗拉基米尔·伊里奇，他的天才在理论上和事实上解决了世界问题，请您将我的钦佩转达给他。我很荣幸能与他同处于一个时代，能亲见他的光荣活动。我在他面前低头，我要所有的人都知道我在他面前低头。我诚心向所有的同志致敬，我祝你们为人类幸福的工作继续得到成功，请你们将我的敬礼和祷祝传达给他们。
就这样，一代生物学家逝世了，终年77岁。