También fundó un jardín botánico. Como profesor universitario, Pančić se dedicó a la investigación científica, en particular en botánica, zoología y geología. En 1875, obtuvo reconocimiento internacional al descubrir una especie endémica de abeto en la montaña Tara, que recibió su nombre. A lo largo de su carrera, Pančić descubrió 102 especies de plantas y describió aproximadamente 2500, lo que colocó a Serbia entre los países con una flora ampliamente investigada a través de su obra fundamental, Flora del Principado de Serbia .

Además de sus estudios botánicos, Pančić investigó la fauna, descubrió dos especies de saltamontes, estudió peces y aves y fue pionero en estudios ecológicos en Serbia. También participó activamente en la educación, escribió libros de texto y fue pionero en el montañismo serbio, siendo el primer guía de montaña del país.

Pančić también será recordado como el primer presidente de la Real Academia Serbia, hoy conocida como SANU, cargo que asumió en abril de 1887.

Murió a principios de 1888, dejando como último deseo ser enterrado en el monte Kopaonik, donde se llevó a cabo gran parte de su investigación. Este deseo se cumplió en 1951 cuando sus restos, junto con los de su esposa Mileva, fueron enterrados en un mausoleo en la cima de Kopaonik. Hoy, el pico más alto de la montaña se llama Pico Pančić en su honor.