Позднее его ошибку объяснил В.В. Сапожников: Бунге случилось находиться в этих местах в начале июня, когда верхнее течение Катуни ещё не освободилось от снега и мешало ему проникнуть к леднику, от которого берёт своё начало великая алтайская река. А между тем стоило продвинуться всего на каких-нибудь полкилометра или даже просто перейти на левый берег Катуни, как он увидел бы обе вершины Белухи и Катунский ледник почти во всю его длину.
Путешествие по Алтаю, знакомство с Гумбольдтом, а также ботанические работы молодого учёного привлекли к нему внимание научных кругов, и в 1830 году Александр Андреевич был приглашён Императорской Академией наук для участия в учёной экспедиции по Монголии и Китаю. Так Бунге попал в пустыню Гоби, где собрал большой гербарий, а 24 апреля 1832 года снова вернулся в Барнаульский госпиталь. По результатам этой экспедиции он опубликовал «Описание новых видов китайских и монгольских растений», напечатанное в 1835 году в «Учёных записках Казанского университета». 3 июля 1832 года Александр Андреевич получил новую командировку от Академии наук в Восточный Алтай. Во время этой поездки он обследовал горы по правому берегу Чуи, до её верховьев, а также истоки Чулышмана и Башкауза. Им было собрано 366 видов растений, из них 57 были новыми для флоры Алтая, а 27 вообще описывались впервые. Краткие сведения об этом путешествии Бунге сообщил в своём отчёте Академии наук в 1832 году.
В 1833 году Бунге был назначен экстраординарным профессором ботаники Казанского университета. Быть может, он и остался бы навсегда в Казани, но в 1835 году Ледебур, уходя в отставку, рекомендовал на вакантное место своего ученика и Бунге был избран ординарным профессором Дерптского университета. Позднее ему был также передан ботанический сад при университете. В качестве директора ботанического сада он заботился о пополнении коллекций тропических растений, радикально перестроил пришедшие в ветхость оранжереи и сделал несколько новых. Нужно ли говорить, что образцы алтайской флоры заняли достойное место в коллекциях ботанического сада. К 1852 году Бунге выслужил 25 лет и по закону мог уйти на пенсию, но его трижды оставляли на службе на пятилетний срок. Это говорит о том, что он был великолепным специалистом, талантливым организатором и педагогом.
19 декабря 1857 года Бунге был прикомандирован к экспедиции, снаряжённой Русским географическим обществом в Хорасан (Персия). В этой экспедиции был собран обширный ботанический материал, полностью не обнародованный. Вернувшись из экспедиции 9 августа 1858 года, Бунге опубликовал в «Вестнике Императорского Русского географического общества» несколько весьма важных отчётов об этой экспедиции, в которых дал превосходно написанную ботанико-географическую характеристику посещённых им мест. В результате этой экспедиции был опубликован также труд «О губоцветных». Для пополнения гербария Бунге в 1860 году ездил за границу на 4 месяца; полугодовую поездку за границу он совершил также в 1866 году для сравнения и описания астрагалов. Наконец, прослужив 40 лет, Александр Андреевич 31 декабря 1867 года ушёл в отставку и занялся обработкой собранного им богатейшего материала. Собственно, уже после отставки, он написал самый важный свой труд — монографию, посвящённую самым сложным родам Astragalus и Oxytropis, за которую получил Декандолевскую премию. Свой жизненный путь А.А. Бунге окончил в 1890 году в имении Мятлино Эстляндской губернии.
По отзыву одного из биографов, Бунге принадлежал к числу тех немногих учёных, которые счастливо прожили до глубокой старости, сохраняя довольство своим существованием и усиленно работая всю жизнь.
Продолжая традиции своего учителя Карла Ледебура, Александр Андреевич воспитал достойных ботаников, которые своими судьбами добавили к бесконечному орнаменту ботаники свои неповторимые узоры. Среди его учеников был легендарный русский ботаник К.И. Максимович (1827–1891) — исследователь флоры Дальнего Востока и Японии, один из крупнейших представителей эволюционного учения в русской науке, а также известный русский геолог, палеонтолог, ботаник и путешественник Ф.Б. Шмидт (1832–1908).