Как видно из дневниковой записи Ледебура, он смог вернуться в Риддер избранным путём, хотя риск был смертельный.
Следующее путешествие он совершил по живописной долине реки Бухтармы. Затем поднялся на горный хребет, служивший водоразделом между реками Язовая и Белая, долиной последней спустился в деревню Фыкалку, находившуюся у подножия хребта Листвяги. Отсюда он намеревался пройти до истоков Катуни, но местный сельский старшина отговорил его от этого намерения в связи с поздним временем года и сложностью пути. Поэтому ему не удалось открыть Белуху — самую высокую вершину Алтайских гор.
Лишь три года спустя у «Катунских столбов» побывал А. Бунге. А в 1836 году Ф.В. Геблер поднялся на гору Белуху до границ вечных снегов, открыв истоки Катуни и большой ледник, названный впоследствии его именем.
Экспедиция Ледебура закончилась на Колыванском озере расположенного близ Змеиногорска. В последний раз он смотрел на озеро, обрамлённое причудливыми скалами, напоминающими ему далёкую Швейцарию. Он поднялся на Колыванский хребет, за которым безбрежным зелёным морем раскинулась тайга, лишённая даже малейших признаков цивилизации.
Великое путешествие подошло к своему славному завершению, и Ледебуру надлежало возвращаться к размеренной жизни в Дерпт. Одно его утешало: полевые материалы экспедиций таили в себе множество удивительных открытий.
Собранные им и его дружными учениками коллекции были огромны: 1600 видов растений, 240 видов живых растений для ботанического сада в Дерпте. Кроме того, собрана колоссальная коллекция семян — 7868 порций (1340 видов).
Вместе с обозом гружёным серебром Ледебур и Мейер прибыли в Москву, а оттуда 4 февраля — в Дерпт. 19 марта они представили Совету университета отчёт о путешествии и сдали собранные коллекции. В дополнение к 10 тысячам рублей Ледебур испросил ещё тысячу ассигнациями на приобретение коллекций волжских рыб и тысячу — на погашение долга П.К. Фролову, который ссудил учёному эту сумму на обратную дорогу до Дерпта. В Алтайском краевом архиве хранится донесение ректора Дерптского университета Эверса Фролову от 29 января 1827 года (полученное в Барнауле 5 марта 1827 года) о том, что начальнику Колывано–Воскресенских заводов пересланы деньги (1000 рублей), взятые у него Ледебуром.
Вся остальная жизнь Ледебура была подчинена обработке собранных коллекций. 2 января 1836 года окончился его 25-летний срок службы в Дерптском университете, и с 21 января он ушёл в отпуск с полной пенсией и в звании заслуженного профессора. До 14 июня он ещё продолжал выполнять обязанности университетского профессора и директора ботанического сада, а затем уехал в Мюнхен, где провел остаток лет своей жизни, работая над последним капитальным трудом по флоре России.
Карл Ледебур скончался в Мюнхене 4 июля 1851 года. Труды Ледебура связали ботанические исследованияXVIII и XIX веков. «Флора Алтая» и «Флора России» были главными ботаническими трудами почти на целое столетие. «Флора России» содержала 6500 видов, из них 3150 были сибирскими растениями. Таким образом, далёкая Сибирь, благодаря трудам неутомимых путешественников оказалась изучена лучше, чем другие регионы России.
Д.И. Литвинов в книге «Библиография флоры Сибири» (1909) даёт высокую оценку этой работе: «Знаменитый труд, сделавший эру в изучении флоры нашего Отечества и до сих пор никем не превзойденный. Он требует теперь уже больших дополнений вследствие значительного расширения пределов нашей страны и лучшего её изучения с тех пор, но он никогда не потеряет своего значения как первая обработка всей нашей флоры и в особенности как точный и полный свод всех литературных указаний к нейс начала науки у нас и до середины прошлого века. Очень немного мы могли бы указать печатных источников, пропущенных Ледебуром. Осуществлением этого большого научного предприятия мы обязаны графу Е.Ф. Канкрину, бывшему в то время мэтром финансов, испросившему средства, потребные на работу, и главным образом энергии автора, почти единолично доведшему большое дело до конца в сравнительно короткий срок».