Занимаясь ботаникой в Голландии, Линней между тем медицину не оставил. Решив воспользоваться стечением обстоятельств (нахождением в Голландии), он переезжает в Лейден к знаменитому профессору медицины Герману Бургаву. К мэтру медицины попасть было непросто. Но когда Линней послал ему экземпляр своего сочинения «Система природы», знаменитый ученый пригласил навестить его в имении около Лейдена. Встреча состоялась. Бургава покорили обширные знания Линнея, и он предложил ему остаться в Голландии. Старик Бургав не мог нарадоваться, глядя, как смышленый Линней быстро постигает врачебную науку.
Однажды, узнав, что у молодого человека материальные трудности, Бургав дал ему рекомендательное письмо в Амстердам к бургомистру Амстердама и директору Ост-Индийской компании Георгу Клиффорту. Познакомившись с такой высокой рекомендацией, Клиффорт приглашает Линнея к себе в качестве домашнего врача с оплатой 1000 гульденов и полным содержанием. Все было хорошо, но злая «тетка» — ностальгия погнала Линнея домой. К тому же умер в 1738 году его друг великий доктор Бургав; да и сам Линней перенес в том же году тяжелую болезнь: усиленные занятия и нездоровый климат Голландии пошатнули его здоровье.
В 1738 году Линней вернулся в Швецию, где в Стокгольме принялся за врачебную практику. С четырех часов утра до позднего вечера он посещал больных, проводя у их постели не только дни, но и ночи. Удачное исцеление одного известного человека сделало его имя в области медицины настолько же известным в Стокгольме, насколько оно было известно в ботанике среди ученых Голландии. Прошло всего полгода, а Линней уже модный врач. Он лечит при королевском дворе и зарабатывает больше, чем все остальные врачи города, вместе взятые. В 1739 году он получил место адмиралтейского врача в Стокгольме. Во флотском лазарете находилось постоянно от 100 до 200 больных, так что было чем заниматься. Кроме того, он изучал действия лекарств, проводил вскрытия трупов.
Даже женившись 26 июня 1739 года на девушке, ожидавшей его пять лет, и став в 1739 году первым президентом Шведской академии наук, он не оставил медицину. В 1741 году Линней был назначен профессором на освободившуюся кафедру анатомии и медицины в Упсальском университете, по протекции его покровителя маршала и графа Тессина. Через год свершилась его заветная мечта: он перешел на кафедру ботаники. Линней трудился на этой кафедре больше тридцати лет, до самой смерти. В 1759 году его избирают ректором университета. Небезинтересно, что Линнею принадлежит первое (1749 г.) описание афазии, а сам термин предложил в 1864 г. французский терапевт Арман Труссо, возглавлявший одно время клинику Отель-Дьё.
В период 1749–1763 годов выходит его трехтомник «Лекарственные вещества». В 1763 году он издает «Роды болезней», а в 1766 году — «Ключ к медицине».
Короли Адольф-Фридрих и Густав III дорожили Линнеем как славой страны и осыпали его знаками своего внимания. В 1757 году ему было пожаловано дворянство. В 1753 году он купил себе около Упсалы небольшое имение Гаммарба, где и проводил лето в последние 15 лет своей жизни. Иностранцы, приезжавшие заниматься под его руководством, нанимали себе квартиры в соседней деревеньке. В своем имении Линней выстроил особый домик для своих естественно-исторических коллекций.
Карл фон Линней изменил шкалу на градуснике шведского астронома Андерса Цельсия, который родился в Упсале в 1701 году и уже в 29 лет стал профессором Упсальского университета. Цельсий исследовал северное сияние, спутники Юпитера, скорости изменения силы света и температуры. Его избрали в Королевскую академию в Стокгольме. И в Берлинскую академию, и в Лондонское Королевское общество. Ему не понравилось, что температура кипения в градуснике французского зоолога и металлурга Рене Реомюра «играет» из-за высоты, на которой кипит вода. И тогда Цельсий придумал свой градусник. «Градусник-наоборот» — кипение=0, замерзание — 100. Линнею это показалось неудобным, и он сделал все наоборот. Так что современная шкала на градуснике — это шкала Линнея, а не Цельсия.
Карл фон Линней — мужчина невысокого роста, крепкого телосложения, несколько сутуловатый. В молодости он отличался блестящей памятью и сохранил ее приблизительно до пятидесяти лет. Далее у него возникли проблемы с памятью. Линней особенно охотно любил перечитывать свои произведения, очень ими восторгался и никак не мог поверить, что все они написаны им. Увлекаясь чтением собственных книг, он восклицал: «Как это хорошо написано! Как бы хотел я быть автором подобных произведений».
Положение ухудшилось в 1774 году после апоплексического удара. Произошло это печальное событие во время лекции, которую он читал в ботаническом саду. Он с трудом оправился и еще несколько лет читал лекции. Второй удар, более жестокий, поставил точку в его научных занятиях. Он не покидал постели, его одевали и кормили. У него отнялись язык и память и наступил упадок психической деятельности. Разбитый параличом, Линней часто находился в сумеречном состоянии. При этом, когда его подносили к гербарию, который он прежде особенно любил, впавший в беспамятство Линней, приходил в себя. Смерть наступила 10 января 1778 года, на семьдесят первом году жизни.