En 1851, il est nommé professeur de botanique et d’histoire naturelle à la faculté de médecine de Montpellier et directeur du jardin des plantes[3], charge qu'il conservera jusqu'en 1879. En 1860, il fait construire une grande serre, dans le jardin botanique de Montpellier, qui porte aujourd'hui son nom.
En 1849, il lance avec J.Haeghens et A.Bravais, l'Annuaire météorologique de France qui regroupe articles scientifiques et observations météorologiques[4]. Cet annuaire est considéré comme le premier numéro de l'annuaire de la Société Météorologique de France qui, à sa création en 1851, reprend à son compte la publication de cet annuaire sous le titre Annuaire de la société météorologique de France. Cette revue adopte en 1925 un nouveau titre : La Météorologie[5]. Martins fait partie de la Société météorologique de France dès sa création[6].
1837. Œuvres d'histoire naturelle de Johann Wolfgang von Goethe, compr. divers mémoires d'anatomie comparée, de botanique et de géologie. Trad. et annotés par Ch.-Fr. Martins. Volume 1. Ed. Cherbuliez. 468 pp.
1840. Observations sur les glaciers du Spitzberg, comparés à ceux de la Suisse et de la Norvège. 36 pp.
1842. Remarques et expériences sur les glaciers sans névé de la chaine du Faulhorn. 26 pp.
1843. Un hivernage scientifique en Laponie. 31 pp.
1843. Ludwig F. Kaemtz, Cours complet de météorologie. traduction de Martins, Ed. Paulin. 576 pp. En ligne
1848. Mémoire Sur Les Temperatures de La Mer Glaciale. Ed. Typ. de Firmin Didot Hnos. 73 pp. En ligne. Réédité en 2010 Kessinger Publ. 74 pp. (ISBN1160184186)
1858. Promenade botanique le long des côtes de l'Asie-Mineure, de la Syrie et de l'Égypte. Ed. Martel. 32 pp.
1860. Des causes du froid sur les hautes montagnes. 28 pp.
1865. Deux ascensions scientifiques au Mont-Blanc: leurs résultats immédiats pour la météorologie, la physique et les sciences naturelles. Ed. J. Cayle. 38 pp. En ligne
1866. Du Spitzberg au Sahara: étapes d'un naturaliste au Spitzberg, en Laponie, en Écosse, en Suisse, en France, en Italie, en Orient, en Égypte et en Algérie. Ed. J.-B. Baillière e Hijos. 619 pp. En ligne
Articles
1849. On the vegetable colonisation of the British Islands, Shetland, Feroe, and Iceland. Edinburgh New Philosophical Journal 46: 40–52
1859. Vegetable colonization of the British Isles, of Shetland, Faroe and Iceland. Ed. Smithsonian Institution. 9 pp.
1864. Tableau physique du Sahara orientale de la province de Constantine. Paris
↑Jean-Antoine RIOUX, « Ecologie, évolution : un précurseur montpelliérain,
Charles-Frédéric Martins,
directeur exemplaire du Jardin des plantes », Bulletin de l'Académie des Sciences et Lettres de Montpellier, (lire en ligne [PDF])
↑Jean-Antoine Rioux, « Ecologie, évolution : un précurseur montpelliérain, Charles-Frédéric Martins, directeur exemplaire du Jardin des Plantes », Séances académie des Sciences et ds Lettres de Montpellier, (lire en ligne)