ต่อมา คาร์ลได้รับทุนให้ไปทำการวิจัยยังแลปแลนด์ ทางตอนเหนือสุดของประเทศ และต่อมาก็ได้เดินทางไปเนเธอร์แลนด์เมื่อปี พ.ศ. 2278 เพื่อศึกษาวิชาการแพทย์ ปีต่อมา คาร์ลเดินทางไปที่มหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด ต่อมาเขาได้กลับไปอัมสเตอร์ดัม แล้วทำงานเกี่ยวกับอนุกรมวิธานต่อจนสำเร็จ เขาเดินทางต่อไปอีกหลายที่ จนกระทั่งกลับมายังกรุงสต็อกโฮล์ม ประเทศสวีเดน

ในปี พ.ศ. 2282 เขาได้เป็นผู้ร่วมก่อตั้งราชวิทยาลัยวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดน (Royal Swedish Academy of Sciences) สองปีต่อมาเขาได้เป็นอาจารย์วิชาแพทยศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยอุปซอลา แต่ต่อมาก็เปลี่ยนไปสอนวิชาพฤกษศาสตร์ ระหว่างที่สอนวิชาพฤกษศาสตร์ เขาได้เป็นผู้นำการสำรวจเพื่อจำแนกพันธุ์พืชและสัตว์นานาชนิดในสวีเดนนับครั้งไม่ถ้วน ขณะที่ว่างจากการเดินทาง เขาก็ทำงานเกี่ยวกับการจำแนกพืชและสัตว์ออกเป็นกลุ่ม ๆ ผลงานเกี่ยวกับการจำแนกสิ่งมีชีวิตของคาร์ลได้เป็นที่รู้จักกันไปทั่วโลก

ต่อมา พระเจ้าอะดอล์ฟ เฟรเดอริก (Adolf Frederick of Sweden) กษัตริย์สวีเดนในสมัยนั้น ทรงแต่งตั้งบรรดาศักดิ์ให้แก่คาร์ล เมื่อปี พ.ศ. 2300 นับแต่นั้นคาร์ลจึงมีชื่อเป็น คาร์ล ฟอน ลินเนีย