1729年，林奈写了一篇关于植物有性生殖的高水平学术论文《植物婚配初论》，引起了导师鲁德贝克的注意。鲁德贝克没有想到竟然有如此天赋异禀的学生，很快开始重视起林奈来，第2年5月便安排他在乌普萨拉大学进行植物学讲座。此时，林奈只是一名大二年级的学生。

林奈的演讲很受欢迎，每次来听他讲座的人都能超过300人。鲁德贝克十分高兴，甚至邀请他到家里，作为年龄较小的3个孩子的家庭教师。而经过4年的大学学习，林奈也掌握了当时绝大多数的理论知识。他知道，自己如果想要更进一步，那就需要去实地考察。

1732年，在乌普萨拉皇家科学学会的资助下，林奈前往拉普兰。耗费5个月的时间，途经2000多公里，林奈沿路记下了100多种从未见过的植物。此时林奈尚未创建双命名系统，仅仅是用拉丁文描述它们。随后的两年，林奈又带领学生去过达拉纳，获得了一些新的材料，增长了他的见识。

1735年，28岁的林奈回到乌普萨拉大学，有留校任教的打算。但他却在此时和导师的前助理罗森发生了矛盾，不得不离开乌普萨拉大学。林奈并没有因受到打击而垂头丧气，反而决定前往荷兰哈德韦克大学攻读博士学位。

令世人震惊的是，林奈在这里仅仅用一周的时间就获得了博士学位。在他的博士论文中，不仅提到了疟疾与黏土的关系，甚至预言了青蒿将成为抗疟药物的来源。这样的前瞻性，的确配得上拥有一个博士学位。

获得学位的林奈再次回到了乌普萨拉，他和挚友阿特迪再次相聚，畅谈着他们各自领域的发现。让林奈万万没有想到的是，两个月后，阿特迪因一场意外溺亡在了阿姆斯特丹的运河里。在整理阿特迪的遗物时，林奈发现了一份关于鱼类分类的未完成手稿。按照与阿特迪生前的约定，他将替他完成接下去的分类工作。

阿特迪的意外去世，让林奈感受到了时间的紧迫，他很快整理出版了自己的所有手稿，那便是林奈人生中的第一部巨著——《自然系统》。在这本书中，林奈首次对动植物进行了系统的分类，他把所有生物分成纲、目、属、种，并依据雄蕊的数目和特征把植物分为24纲，根据各类器官的特征，把动物分成蠕虫纲、昆虫纲、鱼纲、两栖纲、鸟纲、哺乳纲，共6大纲。

林奈的分类方法，已经奠定了现代分类学的雏形。《自然系统》的出版很快引起轰动，他的声望得到了极大提升，甚至受到荷兰东印度公司的克利福德三世的邀请，成为对方的私人医生和花园管理员。克利福德拥有一栋植物标本馆，林奈在这里度过了人生中最愉快的3年。

1739年，林奈与未婚妻完成了婚礼，他的人生进入了下一个转折。