ดังเช่นสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ พืชก็สามารถศึกษาได้จากหลายแง่มุม ทั้งในด้านโมเลกุล พันธุศาสตร์ หรือชีวเคมี และศึกษาได้ตั้งแต่ระดับออร์แกเนลล์ เซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ ต้นพืช ประชากร ไปจนถึงระดับชุมชนหรือสังคมของพืช ในแต่ละระดับเหล่านี้ นักพฤกษศาสตร์อาจสนใจศึกษาได้ทั้งในด้านการจัดหมวดหมู่ (อนุกรมวิธาน) ด้านโครงสร้าง (กายวิภาคศาสตร์) หรือด้านหน้าที่ (สรีรวิทยา) ของส่วนต่าง ๆ ของพืช

ในอดีตนั้น สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะถูกจำแนกให้อยู่ในกลุ่มพืชหรือกลุ่มสัตว์ พฤกษศาสตร์จึงครอบคลุมสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ไม่ได้ถูกพิจารณาให้อยู่ในกลุ่มสัตว์ สิ่งมีชีวิตบางจำพวกซึ่งครั้งหนึ่งเคยอยู่ในสาขาพฤกษศาสตร์ไม่ได้ถูกจัดอยู่ในอาณาจักรพืชมานานแล้วได้แก่ เห็ดรา (วิทยาเห็ดรา) แบคทีเรีย (วิทยาแบคทีเรีย) ไวรัส (วิทยาไวรัส) และสาหร่ายเซลล์เดียว ซึ่งกลุ่มสาหร่ายเซลล์เดียวถูกจัดส่วนหนึ่งของโพรทิสตาในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม นักพฤกษศาสตร์ยังคงให้ความสำคัญกับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เห็ดรา ไลเคน แบคทีเรีย และโพรทิสที่มีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงยังถูกจัดให้อยู่ในวิชาพฤกษศาสตร์เบื้องต้น

การศึกษาพืชมีความสำคัญมากเพราะพืชเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรก ๆ บนโลก พืชสร้างแก็สออกซิเจน อาหาร เชื้อเพลิง และยา ซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตชั้นสูงกว่ารวมทั้งมนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ พืชยังดูดกลืนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นแก๊สที่เป็นสาเหตุของปรากฏการณ์เรือนกระจก ความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับพืชมีความสำคัญต่ออนาคตของสังคมมนุษย์ดังต่อไปนี้

• การผลิตอาหารให้แก่ประชากรมนุษย์ที่กำลังเพิ่มจำนวนมากขึ้น
• ความเข้าใจในกระบวนการพื้นฐานของชีวิต
• การผลิตยาและวัสดุต่าง ๆ เพื่อรักษาโรคภัยไข้เจ็บและโรคด้านอื่น ๆ
• ความเข้าใจในการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม

การผลิตอาหารให้แก่โลก

ความจริงแล้วอาหารทุกอย่างที่เรารับประทานล้วนมาจากพืช ทั้งโดยตรงจากอาหารหลักจำพวกแป้ง ข้าว รวมทั้งผักและผลไม้ หรือโดยอ้อมผ่านทางปศุสัตว์ซึ่งกินพืชเป็นอาหาร ความหมายอีกนัยหนึ่งคือ พืชเป็นรากฐานของห่วงโซ่อาหารเกือบทุกห่วงโซ่ หรือที่นักนิเวศวิทยาเรียกว่า ลำดับขั้นแรกของอาหาร ความเข้าใจในการผลิตอาหารของพืชมีความสำคัญต่อการผลิตอาหารให้แก่คนทั่วโลก และเก็บรักษาอาหารไว้สำหรับอนาคต แต่พืชไม่ได้มีประโยชน์ต่อมนุษย์ทุกชนิด วัชพืชบางชนิดสร้างปัญหาในการเกษตรกรรม และนักพฤกษศาสตร์ก็พยายามศึกษาเพื่อหาวิธีลดผลกระทบให้น้อยที่สุด

ความเข้าใจในกระบวนการพื้นฐานของชีวิต

พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมและสะดวกต่อการศึกษากระบวนการพื้นฐานต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต (ตัวอย่างเช่น การแบ่งเซลล์ และการสังเคราะห์โปรตีน) โดยไม่มีปัญหาทางจริยธรรมจากการศึกษาในสัตว์หรือมนุษย์ กฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล ก็ถูกค้นพบโดยการศึกษาด้วยวิธีนี้ โดยศึกษาจากการถ่ายทอดลักษณะของถั่วลันเตา

การผลิตยาและวัสดุต่าง ๆ

ยารักษาโรคและสารที่มีผลต่อประสาทอย่างเช่น กัญชา คาเฟอีน และนิโคติน ส่วนใหญ่แล้วได้มาจากพืชโดยตรง ตัวอย่างเช่น ยาแอสไพริน ซึ่งสกัดจากสารจากเปลือกของต้นหลิว อาจมีวิธีรักษาโรคภัยไข้เจ็บโดยใช้พืชอีกหลายวิธีที่ยังรอการค้นพบอยู่ เครื่องดื่มที่นิยมอย่างกาแฟ ช็อคโกแลต และชา ก็มาจากพืชเช่นกัน เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ส่วนใหญ่ก็ได้จากการหมักพืชอย่างเช่นข้าวบาร์เลย์ มอลต์ และองุ่น

นอกจากนี้ พืชยังเป็นแหล่งของวัสดุธรรมชาติมากมาย เช่น ฝ้าย ไม้ กระดาษ ลินิน น้ำมันพืช และยาง ผลิตภัณฑ์ผ้าไหมจะไม่เกิดขึ้นหากไม่มีการเพาะปลูกต้นหม่อน และไม่นานมานี้ อ้อยและพืชอื่น ๆ ก็ถูกใช้เป็นแหล่งของเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งเป็นทางเลือกใหม่นอกเหนือไปจากเชื้อเพลิงฟอสซิล

ความเข้าใจในการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม

พืชสามารถทำให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อมได้จากหลายทาง ได้แก่

• ความเข้าใจในการทำลายถิ่นที่อยู่อาศัย และการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต มีความสำคัญต่อการจัดหมวดหมู่และการศึกษาอนุกรมวิธานของพืชได้อย่างถูกต้องและสมบูรณ์
• พืชมีการตอบสนองต่อรังสีอุลตราไวโอเลต จึงใช้ศึกษาและตรวจสอบการลดลงของโอโซนได้
• การศึกษาวิเคราะห์ละอองเกสรจากซากดึกดำบรรพ์ของพืช ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์จำลองสภาพภูมิอากาศในอดีต และทำนายสภาพอากาศในอนาคตได้
• การบันทึกและวิเคราะห์ช่วงเวลาของวัฎจักรชีวิตของพืช มีความสำคัญต่อการศึกษาปรากฏการณ์และการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ
• ไลเคน ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไวต่อสภาพอากาศ สามารถใช้ตรวจวัดมลภาวะได้