После революции, несмотря на болезнь, К. А. Тимирязев принял деятельное участие в работе Московского Совета как его депутат.

20 апреля 1920 года, возвращаясь домой после заседания, К. А. Тимирязев простудился и в ночь на 28 апреля скончался от воспаления легких.

К. А. Тимирязев как ученый представляет редкий тип исследователя, экспериментально работавшего всю свою жизнь над разрешением одной проблемы. Но значение этой проблемы — проблемы воздушного питания растений, или фотосинтеза, — далеко выходит за пределы физиологии растений, так как с этим процессом связано существование не только растений, но и всего животного мира. Мало того, в фотосинтезе растение берет и усваивает не только вещество, а именно углекислоту воздуха, но и энергию солнечных лучей. Это дало право К. А. Тимирязеву говорить о космической роли растений, передающих энергию Солнца нашей планете.

Что же сделал К. А. Тимирязев для решения этой громадной проблемы, имеющей общебиологическое значение?

На этот вопрос отвечал он сам, подводя итог своим исследованиям в последней предсмертной статье: «Главным содержанием моей полувековой научной деятельности был всесторонний экспериментальный ответ на запросы, предъявленные науке двумя мыслителями — Г. Гельмгольцем и Р. Майером — основателями закона сохранения энергии. Главным стимулом, руководившим ими в их стремлении обосновать этот закон, по их собственному признанию, было покончить навсегда с бытовавшим тогда учением «о жизненной силе», которым пресекается, по мнению Майера, путь к дальнейшему исследованию и делается невозможным применение законов точной науки к изучению жизни».

Чтобы обосновать закон сохранения энергии в применении к организмам, Майер считал необходимым на опыте решить вопрос, «действительно ли тот свет, который падает на живое растение, получает иное потребление, чем тот свет, который падает на мертвые тела». К этому же вопросу пришел и Г. Гельмгольц, который считал необходимым на опыте показать, «точно ли живая сила исчезающих при поглощении их листом солнечных лучей соответствует накопляющемуся запасу химических сил растения». «Осуществить этот опыт, — говорит К. А. Тимирязев, — превратить блестящую мысль двух великих ученых в несомненную истину, доказать солнечный источник жизни — такова была задача, которую я поставил с первых же шагов научной деятельности и упорно и всесторонне осуществлял в течение полувека».

Чтобы вполне оценить найденную им связь хлорофилла с фотосинтезом, следует указать, что в то время значение зеленой окраски растений было совершенно неясно. Считалось, что окраска хлорофилла является чистой случайностью и ни — какого значения не имеет. К. А. Тимирязев впервые доказал, что зеленая окраска хлорофилла специально приспособлена для поглощения солнечной энергии.

Дальнейшие работы К. А. Тимирязева были посвящены развитию его учения о хлорофилле как поглотителе энергии для фотосинтеза. Обычно это были краткие сообщения, отличавшиеся оригинальностью постановки вопросов, остроумием и изящностью их решения. Сводку всех своих работ за 35 лет Климент Аркадьевич дал в блестящей лекции, озаглавленной «Космическая роль растения». Эту лекцию К. А. Тимирязев прочитал по приглашению в Лондонском королевском обществе.

Научная деятельность К. А. Тимирязева нашла высокую оценку за границей. Кроме Лондонского королевского общества университеты Кембриджа, Глазго и Женевы избрали его своим почетным членом.

К. А. Тимирязев не ограничивался научно — исследовательской работой. Он был в то же время писателем — популяризатором, широко распространявшим достижения биологической науки.

Делу популяризации научных открытий К. А. Тимирязев отдал столько творческих сил и таланта, что сделанное им в этом отношении стоит на одном уровне с научной деятельностью.

Весь свой творческий ум и исключительную эрудицию ft. А. Тимирязев посвящает дальнейшей разработке учения о причинах и закономерностях развития органического мира.

К. А. Тимирязев был одним из крупнейших историографов науки о жизни. Его перу принадлежит ряд прекрасных и выдающихся работ. Таковы «Основные черты истории развития биологии в XIX веке», «Пробуждение естествознания в третьей четверти века», «Наука. Очерк развития естествознания за три века (1620–1920)», «Главнейшие успехи ботаники в начале XX столетия», «Развитие естествознания в России в эпоху 60–х годов», не считая большого числа мелких статей — характеристик, посвященных ряду отдельных крупнейших деятелей науки (Пастер, Бертло, Столетов, Лебедев, Буссенго, Бербанк и много других).

К. А. Тимирязев гармонически сочетал в своем творчестве единство теории и практики.