В годы пребывания студентом Петровской академии он много занимался ивами Подмосковья и за счет их удвоил свой гербарий. Вместе с главным садовником академии датчанином Рихардом Ивановичем Шредером, тоже большим любителем ив, Теплоухов заложил обширный салицетум. Так назывался питомник-сад из ив, ив самых разнообразных.
На Урале лесовод Теплоухов использовал все возможности для сбора и изучения любимых растений. В 1876 году представилась ему возможность совершить вместе с горными инженерами путешествие по реке Косьве. Поездка, по его словам, была чрезвычайно интересной и закончилась восхождением на одну из самых высоких вершин Среднего Урала — Косьвинский Камень. Сообщая об этой поездке своему другу Линдеману, Теплоухов писал, что собрал много ценного, в частности «десять видов альпийских ив» (из письма от 29 января 1877 года).
Так за сравнительно короткое время Теплоухов создал громадный гербарий ив. В его рабочем кабинете под гербарием буквально ломились полки. Собранный материал тщательно изучался. В саду при квартире Федор Александрович экспериментировал. Здесь он разводил ивы и применял искусственное опыление этих растений, получал новые формы. Ф. А. Теплоухов стал крупным знатоком важной группы растений. Известный советский ботаник Н. И. Кузнецов поставил Ф. А. Теплоухова в один ряд с крупными ботаниками-саликологами[9] мира. Современники Ф. А. Теплоухова справедливо называли его «лучшим специалистом по ивам».
К нему, превосходному знатоку ив, обращались за помощью многие любители природы и ученые. Почта, приходившая в село Ильинское на Обве, пестрела штемпелями: «Петербург», «Москва», «Упсала», «Бреслау», «Будапешт»… Была корреспонденция даже из-за океана.
Москвич ботаник-самоучка А. Н. Петунников готовил «Критический обзор московской флоры» для «Трудов» Петербургского общества естествоиспытателей. Теплоухов помог ему в описании московских ив, и работа появилась в свет.
Профессор Томского университета, впоследствии академик, С. И. Коржинский просил проверить, правильно ли он определил ивы, собранные им в Казанской, Вятской, Пермской и Уфимской губерниях. Доцент Киевского университета Н. В. Цингер обращался с просьбой определить ивы, которые он собрал в Тульской губернии и которые там использовались кустарями-плетельщиками. Исследователь флоры Средней Азии Б. А. Федченко просил определить ивы, собранные им в Тянь-Шане.
И Федор Александрович Теплоухов помогал — отвечал на письма, определял присланные растения, высылал свои образцы, а образцы эти, по словам А. Н. Петунникова, были «прочными устоями среди волнующегося моря».