1799年6月5日，洪堡和邦普朗搭乘一艘名为“毕扎罗”号的轻型巡洋舰，离开西班牙的港口，驶进了浩渺无边的大西洋。
洪堡在美洲长达5年的旅行考察中，邦普朗一直和他在一起。邦普朗是一个充满激情和活力的青年，他不怕危险和困难，热爱冒险生活，是洪堡在艰苦的旅行中最忠诚的旅伴和助手。
凯旋巴黎
洪堡的旅行生活是艰苦的，但也是丰富多彩的。他们有时候在河上乘独木舟航行，印第安人俩人一对并排坐在前舱，用汤匙式的船桨一下一下地划着，并随着船桨击水的节奏唱着粗犷动听的歌曲。有时他们又骑马穿行在密密的丛林中，野兽的嚎叫，小鸟的啁啾，飒飒的风声，突来的暴雨，这大自然优美的旋律，又把人引入一个新奇的意境。夜晚，睡在悬于树间的吊床上，四周燃起火，这种野营生活更是别有一番情趣。
洪堡给自己定下了大量任务，工作安排得非常紧凑。他仔细观察并认真分析所看到的一切自然景物。气候的变化、风力的差异、植物和动物的种属、生物与环境的关系、火山地震、岩石矿物、河流湖泊以及天象星座等等，这一切都属于他观察研究的范围。他不停地写着笔记，并和邦普朗一起采集了大量生物标本。要保存好这些标本也确实不大容易。
“当我们打开植物箱时，我们伤心得几乎流泪了……南美洲极度潮湿的气候，加上植物异常茂盛，要采集十分成熟的枝叶几乎是不可能的。我们采集的标本以上都毁坏了。我们每天都发现新的对纸张和植物有害的昆虫。樟脑、松节油、焦油、沥青板等在欧洲气候条件下有效的防腐物品，在这里都证明是无效的。”
洪堡这段描述，说明他们采集和保存标本是多么的困难。
考察了奥里诺科河和亚马逊河的部分地区之后，洪堡和邦普朗来到了奥里诺科河边的安戈斯图拉，也就是现在委内瑞拉的玻利瓦尔城，从这里又返回库马纳。
从库马纳又乘船到了古巴。原计划从古巴到墨西哥，再横渡太平洋到亚洲的菲律宾群岛，而后越过印度洋绕非洲返回欧洲。后来，洪堡认为南美洲还有好多地方没有去，要考察的项目还实在太多，所以又改变了计划。不久，他们又再次踏上南美洲大陆。
洪堡先后到南美洲大陆西北部的哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁，以及智利等国进行了考察。他们在厄瓜多尔首都基多附近，攀登了有名的铁博拉索山。
在考察中，洪堡发现气温随高度增加而降低的情况，找出了气候垂直变化的规律。
洪堡学过矿业，当过矿产检察官，很想更多地考察一下安第斯山脉的各种岩石，而且想对“火成”派的论点在野外做一番验证和探讨。要研究这些问题，就要探索更远的大河，攀登更多的高山包括那些高峻的火山。这既费时又危险，而洪堡的朋友邦普朗是一个植物学家，他对这些是没有多大兴趣的。
当他们到达秘鲁首都利马的时候，已经是1803年的春天，这是他们到美洲来的第5个年头了。这时，洪堡他们已经采集了几十箱子和锡盒的防腐昆虫、植物标本和鸟兽的皮，有的还保存得挺好，有的却受潮或发霉了。洪堡写下的笔记，已经通过各种航船往家里寄走了许多，但身边还有更多的记满了各种资料的笔记本。洪堡感到该是回去整理、分析这些宝贵资料的时候了。
他们从利马到了墨西哥的阿加普尔卡，回国旅途中转道美国时，又在华盛顿和费城停留了一段时间，并拜访了建国不久的美国的总统。
在洪堡离开的5年中，他成了欧洲人谈论最多的人物之一。关于他旅行的传说，在欧洲各地广泛流传。好几次人们谣传他已死于异乡。洪堡的哥哥威廉更惦记着自己的弟弟，虽然他不愿意相信那些传言，可是也忧心忡忡，心急如焚，日夜盼望能得到洪堡的确切消息。
1804年8月中旬，果真传来了令人高兴的消息：洪堡已经到了波尔多，马上就要回到巴黎来了。
回到巴黎的洪堡，俨然像一位凯旋而归的将军。他带回来的不是“俘虏”，而是科学事业上的“战利品”：大批的科学笔记以及大量的植物、动物、岩石标本，这些都是人类知识宝库中的无价珍品。
宫廷大臣
洪堡从美洲回来以后，为什么不到柏林而到巴黎呢？他当然要来看看分别五年的哥哥，但这不是主要原因，洪堡到巴黎是为了更好地进行科学研究工作。当时，拿破仑率领的军队几乎已经征服了整个欧洲，使法国成了欧洲最强大的帝国。巴黎不仅是拿破仑帝国的首都，而且也是当时欧洲文化最发达的城市。那里聚集了许多学识渊博的学者，市内有藏书众多的图书馆和出色的博物馆，这都给洪堡的研究工作提供极大的方便。
在五年的旅行考察中，洪堡把变卖遗产的钱财和所有积蓄几乎花光了，而邦普朗是一个钱也没有的。要留在巴黎工作，总需要有些钱来维持生活，况且整理研究工作中也要购买物品，离开巴黎去拜访一些知名学者时，又要支付旅途的经费。如果没有钱，下一步的工作确实是难以进行下去的。
这个问题很快就得到了解决。
法国皇帝拿破仑知道邦普朗是位植物学家，又从美洲带回许多珍奇植物的种子，就把他安排在皇室的花园工作，任命他为马耳梅森花园的总管。这个花园是拿破仑赠给他妻子若斯菲娜的，园子里种植着各种名贵的树木和花卉。邦普朗不仅有了称心的工作，而且可以领取到优厚的薪俸。
洪堡也没有受到普鲁士国王的冷遇。普鲁士出了这样一位声名显赫的学者，国王也感到光彩，他想封洪堡为教育大臣。洪堡知道，如果当了教育大臣就会整天陷入忙忙碌碌的事务性工作中去，根本不会有时间来搞科学资料的整理和研究工作。他向国王说明情况，谢绝了这一任命。国王又改封他为宫廷大臣，并允许洪堡继续留在巴黎而不必回到柏林去。
洪堡已经用不着为生活和研究工作中的经费支出担心了。他开始着手安排自己下一步的工作。
远涉重洋，在他国异乡的旅行使人大开了眼界，茂密的森林、高耸的火山，水流湍急的江河、奇异有趣的生物……这一切都会使旅行者久久不能忘记。但是，如果仅仅停留在赞叹和绘声绘色的描述上，并不会给科学事业增加什么新的东西。一个真正的旅行家，就要对所看到的一切进行系统地整理和认真的思考，找出它们之间的内在联系和科学规律来。洪堡正是这样一位旅行家。在美洲长期艰苦的旅行考察，使他看到了他想看的东西，对自然界千变万化的现象有了亲身实践的感性认识。他并没有满足于这些直观的感觉，他决心把错综复杂的自然现象进行综合分析，对当时还没有搞清楚的一些科学问题作一番深入的探索。
当洪堡在南美洲旅行的时候，有一些探险家在非洲、亚洲，以及大洋洲，也进行了不同程度的考察。洪堡计划用两年的时间把他的笔记和采集物进行整理，并且把自己的资料与其他探险家在别的地方的发现进行比较。
据说当时在欧洲除了拿破仑之外，洪堡是最有名气的人。那时普鲁士并不是一个很强大的国家，因而在举行一些国际会议的时候，普鲁士往往派洪堡为代表，借以提高普鲁士的地位和威望。这样一来，洪堡就没有多少时间来搞他的科学研究了。实际上，他整理和研究资料的工作，不是原来设想的两年时间，而是用了将近20年才搞完。
艰巨的整理工作
有些探险家在条件恶劣的环境里并不缺乏勇气，他们敢于在波浪滔天的海洋里作连续几个月甚至几年的航行，也敢于攀登那些山崖陡峻、白雪皑皑的高峰。但是，他们对科学上的探索却并不感兴趣。有些旅行家把欣赏异国的景物作为一种享受，回到家乡以后，会滔滔不绝地向人们讲述外域的奇异风情。可是他们没有什么科学的记述，对科学的发展也不会作出什么贡献。
洪堡在南美洲的旅行，既不是游山玩水，更不是为了搜异猎奇在人前卖弄。他到那里完全是为了进行科学考察，并要把考察成果整理成文，希望对科学事业的发展能有所贡献。钻进书房整理资料，并不比在野外考察轻松，这是一项更加艰苦的工作，如果没有坚强的毅力和献身科学的精神，要完成这种工作是不可能的。
洪堡头脑聪敏，知识非常广博。他制定了一个庞大宏伟的计划，要把所有考察的成果写成一部科学巨着。洪堡明白，要完成这样一项巨大的工程，单凭自己一个人的力量是不行的，必须请其他科学家协作和帮助。他的计划得到了当时许多着名科学家的颂扬和支持。化学家盖·吕萨克，解剖学家拉特内尔和居维叶，数学家拉普拉斯，矿物学家渥奎林和克拉普里斯，植物学家孔思和邦普朗，都是洪堡组织的协作班子的成员。
在离巴黎3英里远的一个叫做阿格依的村子里，洪堡和这些学者们聚集在一起，共同商定了研究计划。这些科学家热情支持洪堡的工作，各抒己见，交流心得，都承担了一定的研究项目。洪堡当然是主角，最主要的工作还得由他自己来做。
普鲁士王国的公事，繁忙的社交活动，都占去了洪堡不少宝贵的时间。
洪堡珍惜一切可以利用的时间抓紧工作，从不虚度光阴。
在美洲旅行的五年时间里，邦普朗一直和洪堡在一起，是洪堡忠实的旅伴和志同道合的好朋友。邦普朗也答应帮助洪堡整理标本和资料，并承担了洪堡计划写的科学巨着中几个章节的撰写工作。但是，邦普朗对写作却不像对旅行那么感兴趣。在考察中，无论是坐着独木舟在河道里航行，还是骑在马背上在密林里或草原上奔波，他都是十分快活的；他不怕困难和危险，采集植物标本非常努力。可是，整理和研究资料和写作，对他来说却是件极不愉快的工作，越干越没劲头，甚至感到厌烦。他所做的一点点儿事情，也因为粗枝大叶、漫不经心，弄得很不正确。
假如邦普朗能像在考察期间一样积极配合洪堡的室内工作，那将会给洪堡的整理和写作以很大帮助，因为他有野外考察的实践，比其他人的条件好得多。现在，这些工作都要由洪堡一个人来承担，困难当然要大得多。
洪堡是一个意志坚强的人，在各种困难面前从不退缩，他坚持不懈，孜孜不倦地埋头于科学研究工作，取得了一个个振奋人心的科学成果。
学识渊博
在几年的旅行考察中，洪堡留心观察大自然中的一切事物，天文、地理、气候、动物、植物等，都在他的研究范围之内。
洪堡留居巴黎20余年，写下了大量科学着作，主要有《新大陆热带地区旅行记》、《自然界的景象》、《新西班牙王国》、《新大陆地理》等。他在各个方面都有创见和新的发现。他通过实际考察并分析对比各种资料，发现了气候垂直变化的规律，就是说气温随着地势的升高而降低，而不同高度上的植物和动物也会相应地发生变化。他提出了等温线的概念，并绘制出世界上第一张年平均气温分布图。在他写的《自然界的景象》这部着作里，有“关于植物生态学的思想”一章，这是最早的植物地理学着作，包括了多种自然科学学科的内容：作品中有对植物种类、性状、形态的描述，有对动物的观察记录，有天文观测的记载，也有关于测量和地图方面的记叙，并且对当地居民、生活习俗以及种种奇异新鲜的事物也都作了翔实生动的记述。
洪堡的知识非常渊博，在地质学、生物学、气候学、自然地理学等各方面，他都进行了研究和探讨。当时的着名诗人歌德很敬佩洪堡的才学，他赞颂说：“洪堡像一个有许多龙头的喷泉，你只要把一个容器置于其下，随便一触，任何一边都会流出清澈的泉水。”这形象的比喻，对洪堡说来确实是恰如其分的。
那时候，科学没有现在这么发达，科学上的分工也没有现在这样细，所以有些科学家可以在几个不同的学科上都有所成就，这在当时本不算什么稀奇。可是像洪堡这样，能在这么广的科学领域中都有创见和发现，却实在是罕见的。
木有本、水有源，洪堡也并非生来就是超人的天才，他所取得的成绩是和他刻苦学习、留心观察、深入研究分不开的。洪堡从小就喜欢刨根问底，对什么事儿爱问上一个为什么，而且不问出个所以然来是不肯罢休的。一时不清的或连老师也回答不出来的问题，他都牢牢地记在心里，并且决心长大以后一定弄个水落石出。在美洲的旅行考察，他当然对那里奇异的自然景物感到新鲜，但他主要还是为了了解那里的自然环境及各种自然要素之间的相互关系。在长达五年的科学考察旅行中，他留心观察周围的一切事物，并努力找出它们之间的联系。亲身的实践、大量的标本和内容丰富的旅行日记，都为洪堡日后的科学研究提供了宝贵的资料和依据。
洪堡渊博的学识，就像那喷涌不断的泉水，浇灌着科学苗圃中的花木不断茁壮成长。
与邦普朗的友谊
在美洲的旅行生活中，洪堡和邦普朗可以说没有须臾的分离，俩人同甘苦共患难，一起度过了艰难的岁月。可是回到巴黎之后，两位老朋友却没能继续合作下去。
邦普朗热情、勇敢、不怕困难，在旅行中曾给洪堡以很大帮助，在共同的生活中俩人结下了深厚的友谊。但是在资料的整理和研究工作中，邦普朗却没有帮洪堡多少忙，对此，洪堡是深表惋惜的。
邦普朗主管的马耳梅森花园，面积相当大，里面种植着许多珍贵的树木和花卉。对于植物学家邦普朗说来，这里简直成了他的乐园。他从南美洲带回来许多欧洲所没有的植物种子，这个花园就成了他的育种驯化试验场。他把这些种子播种在园中的土地上，希望使人们能在巴黎见到奇异的美洲植物品种。
邦普朗曾经答应帮助洪堡做一些整理工作，并打算在洪堡拟写的着作中承担一些章节的撰写任务。邦普朗自己还计划写一本题为《在马耳梅森和纳伐栽种的稀有植物解说》的书。
实际上，邦普朗什么也没有写出来。他没有兴趣研究那些宝贵的资料，也没有想到要找出这些自然现象间的相互关系、普遍规律，并把它上升为科学的理论这个问题。他整天忙于花园里的事务，并醉心于把南美洲植物种在马耳梅森花园里的试种工作。
这种安逸舒适的生活没过多久，事情发生了戏剧性的变化，邦普朗的计划也被完全打乱了。
原来，马耳梅森花园的主人若斯菲娜皇后没有小孩，这对她来讲是一个极大的不幸。拿破仑需要一个儿子来继承他的皇帝宝座，若斯菲娜却不能满足他的要求。后来，拿破仑和若斯菲娜离了婚，又娶了妻子。不久，若斯菲娜便抑郁而死了。
若斯菲娜的失宠和去世，使邦普朗也不能在马耳梅森花园再待下去了。
