H. wurde 1792 Assessor, 1795 Oberbergrat im preußischen Bergdepartement in Berlin. Ein Jahr später quittierte er den Staatsdienst und widmete sich seinen naturwissenschaftlichen Studien. Seine Forschungsreise nach Lateinamerika (1799–1804) wertete er vor allem in Paris arbeitend in einem 36bändigen wissenschaftlichen Reisebericht (1805–1839) aus. Er entdeckte zahlreiche Tier- und Pflanzenarten und begründete Wissenschaftsgebiete wie die Pflanzengeographie. 1805 wurde er Mitglied der Akademie der Wissenschaften und nahm 1827 als Kammerherr und Berater des Königs seinen Wohnsitz in Berlin. Im Wintersemester 1827/28 hielt er in der Singakademie, Am Festungsgraben 2, und an der Berliner Universität seine berühmten 61 Kosmos-Vorlesungen, woran eine Tafel in der Universität erinnert. Auf diesen Vorlesungen beruhten auch die fünf Kosmos-Bände, in denen H. einen Überblick über den seinerzeit aktuellen Stand der Naturwissenschaften gab. 1828 gründete er die „Gesellschaft für Erdkunde zu Berlin“, seit 1840 war er Mitglied des Preußischen Staatsrates. Am 24. 1. 1856 wurde er als Ehrenbürger Berlins geehrt. Sein Geburtshaus stand in der Jägerstraße 22–23, worauf eine Metalltafel mit Profilbildnis von H. verweist. Später wohnte er u. a. auch in der Friedrichstraße 139 und von 1843 bis zu seinem Tod im Haus Oranienburger Straße 67, wo auch eine Gedenktafel an ihn erinnert. Sein Ehrengrab befindet sich auf dem Friedhof „Campo Santo“, der Familiengrabanlage der Humboldts im Park des Schlosses Tegel (Reinickendorf). Ein von Reinhold Begas geschaffenes Marmordenkmal steht vor dem Haupteingang der Humboldt-Universität, die seit 1949 seinen und den Namen seines Bruders trägt. Der Humboldtgedenkstein im Volkspark Humboldthain erinnert ebenfalls an sein Wirken. Humboldtstraßen in Lichtenrade, Wilmersdorf und Reinickendorf, der Humboldthafen und das Alexanderufer tragen seinen Namen.
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