La città di Padova e il suo antico Orto rappresentano per il prefetto De Visiani un luogo di studio e di crescente impegno scientifico e didattico per oltre quarant'anni. Il suo incarico di direttore dell'Orto botanico di Padova e di professore universitario di botanica (1836–1878) è stato il più duraturo tra quelli dei diciotto prefetti che si sono succeduti tra il 1545 e il 1970.

Come professore dello studio patavino si dedicò alla botanica sistematica e a quella applicata e, in particolare, alla ricerca floristica adottando la classificazione linneana. Rese pubbliche alcune scoperte che ebbero una forte ripercussione economica su larga scala, come la fecondazione artificiale della vaniglia e le proprietà insetticide del piretro (Tanacetum cinerariifolium [Trevir.] Sch.Bip o Chrysanthemum cinerariifolium [Trevir.] Vis.), pianta a distribuzione balcanica.

A partire da Padova De Visiani fu in grado di intrattenere importanti corrispondenze scientifiche con i maggiori studiosi, botanici, intellettuali e letterati a lui contemporanei, come il botanico Antonio Bertoloni, autore dell'opera in dieci volumi intitolata Flora italica e pubblicata tra il 1833 e il 1854. Bertoloni ha documentato per la prima volta la flora spontanea di tutto il territorio nazionale non ancora unificato. Come testimoniato da numerose lettere, oggi custodite nell'archivio dell'Orto botanico di Padova, De Visiani ha scambiato con il Bertoloni varie piante, anche della Dalmazia, e ha ricevuto preziosi consigli per il suo magistrale lavoro di ricerca floristica pubblicato in tre volumi nel 1842, 1847 e 1852, e denominato Flora Dalmatica. In una lettera datata 21 giugno 1825, Bertoloni, veterano della ricerca botanica, mette in guardia il giovane De Visiani dall'introdurre piante dalmate "annunziate da altri e da lei non vedute mai né fresche, né secche", ben rappresentando il metodo di lavoro condotto sul campo della ricerca botanica ottocentesca. E continua: "Io le ometterei interamente. Oggidì è una cosa abominevole il voler fare una Flora prendendo nomi di piante da libri senza avere davanti gli esemplari autentici, che garantiscano questi nomi; ciò che si annunzia colle stampe, si deve poter dimostrare colle piante vere, esistenti presso l'autore, o negli erbarii accessibili a chicchesia".

Altro luogo importante per il prefetto De Visiani è la Dalmazia, sua terra natia, dove ebbe inizio la sua attività professionale come medico condotto nelle città di Dernis, Cattaro e Budua tra il 1830 e il 1835. Qui conduce le ricerche botaniche che determineranno la sua prestigiosa carriera universitaria. Con la sua ricerca scientifica, De Visiani ha contribuito alla storiografia botanica della Dalmazia, esplorandone il territorio e descrivendo cinquanta nuove specie di piante. Si è dedicato, successivamente, anche alla flora della Serbia, della Bosnia, dell'Erzegovina e del Montenegro. In particolare, nell'Archivio dell'Orto botanico si conservano i suoi studi sull'isola di Lacroma, dove Massimiliano I d'Asburgo diede l'ordine di costruire una villa e un giardino in cui introdurre nuove piante esotiche.

I luoghi visitati da De Visiani per studio, lavoro e ricerca sono numerosi, sia in Italia che all'estero. I suoi titoli di merito come scienziato e scrittore, qui riuniti, sottolineano degnamente le sue qualità di uomo illustre e letterato, impegnato in giro per il mondo. Infatti, è stato ufficiale dell'Ordine dei Santi Maurizio e Lazzaro, ordine dinastico che dal 1868 premiava italiani e stranieri benemeriti verso la Corona del Regno d'Italia e il suo Sovrano; commendatore dell'Ordine della Corona d'Italia, prima onorificenza a carattere non dinastico, ma statuale; cavaliere di S. Stanislao di Russia per aver rappresentato egregiamente l'Italia all'esposizione internazionale di botanica e di orticoltura a Pietroburgo nel suo viaggio del 1868; è stato ufficiale dell'Ordine messicano di S. Maria del Guadalupa, paese di cui si è interessato anche per la tecnica di fecondazione artificiale della vaniglia al fine di produrla all'esterno della sua area naturale e grazie alla quale ha ricevuto la medaglia d'oro dell'Imperial Regia Società del Giardinaggio di Vienna nel 1844; viene premiato con medaglia d'oro anche dal granducato di Toscana e dai re di Sassonia e di Grecia, nazione quest'ultima, di cui ha illustrato la flora con numerose tavole botaniche, insieme a quelle d'Egitto, della Nubia e dell'Asia Minore. Era socio, inoltre, delle principali accademie scientifiche d'Italia, oltre che a quelle di Londra, Pietroburgo, Mosca, Berlino, Vienna, Belgrado, Bruxelles, Strasburgo, Ratisbona, e di altri numerosi paesi stranieri.