En Nueva Granada realizó una importante labor investigadora, académica y administradora: investigó en minería (modernizando las técnicas mineras), farmacia (estudió la aplicaciones terapéuticas de la quinina) y botánica (por la que es más conocido), fundó el observatorio astronómico de Bogotá, y organizó los estudios de medicina. También impartió docencia en astronomía, física y matemáticas. Mutis intentó enseñar los principios de la teoría heliocéntrica de Copérnico y de la física y las matemáticas newtonianas; pero tuvo que desistir para evitar problemas con la Inquisición.

La principal investigación de Mutis fue en botánica, llegando a coleccionar más de 24.000 ejemplares de plantas. Mantuvo correspondencia con los dos Carl Linneo, padre (1707-1778) e hijo (1741-1783). Este último nombró un género de planta (la mutisia) en honor de Mutis. Hay 145 plantas que llevan la abreviatura Mutis en reconocimiento de su trabajo como taxonomista botánico. Por sus trabajos botánicos, Mutis fue elegido miembro extranjero de la Real academia Sueca de Ciencias en 1784.

Alexander von Humboldt (1769-1859) le visitó en 1801 durante uno de sus viajes a América y que le dedicó dos libros.

Por desgracia, la mayor parte del trabajo de Mutis se perdió, pero debió ser una referencia para algunos de los grandes naturalistas de su época, que hay que recordar que fue, posiblemente, la más brillante de la historia de la ciencia: la Ilustración.

Aparentemente, un caso más de individualidad de la ciencia española que no tuvo continuidad. Actualmente su nombre es poco conocido en nuestro país pues dos de los homenajes que podían haber perdurado su nombre ya están «extinguidos»: el billete de 2000 pesetas del año 1992 que dejó de estar en circulación al entrar el euro en el año 2002; y el instituto de CSIC “José Celestino Mutis” que se suprimió hace más de 25 años.