Treub mulai menjabat sebagai Direktur Kebun Raya Bogor pada 1880, dengan visi untuk mengembangkan bidang botani, agrikultur, dan ilmu alam. Di bawah kepemimpinan Treub, Kebun Raya Bogor menjadi salah satu pusat penelitian bagi ahli-ahli botani dari seluruh dunia.
Selama berkarir sebagai Direktur, Treub membangun Museum Zoologicum Bogoriense, mendirikan Lembaga Penelitian Botani yang juga dikenal sebagai Lembaga Botani Umum Treub pada 1884, dan ia juga merupakan pendiri lembaga penelitian laut di jakarta dan sebuah laboratorium, yang saat ini dikenal sebagai Laboratorium Treub.
Baca juga: Maximón, Santo Perokok dan Peminum Alkohol yang Dihormati di Guatemala
Tidak hanya itu, Treub juga merupakan penggagas pertama tata ruang lapangan Koningsplein atau silang monas.
Ide membuat jalan silang yang memotong Lapangan Monas secara diagonal dapat ditemukan di tulisan Treub dalam majalah ilmiah Tysmannia yang terbit pada 1892. Dr Melchior Treub mendapatkan inspirasi tersebut ketika Ia melihat kondisi lapangan tersebut yang kurang serasi menjadi perhiasan kota, karena saat itu perbandingan antara pohon yang masih jauh lebih banyak dibandingkan gedung-gedung.
Pada 1905, Treub memimpin sebuah departemen baru yang menjadi awal terbentuknya Departemen Pertanian. Ia menjadi peneliti yang terkenal akan penelitian dibidang morfologi tumbuhan tropika yang hanya ada di Indonesia. Atas seluruh jasanya, nama Treub dijadikan sebagai nama marga lumut Treubia dan marga jamur Melchioria.
Baca juga: Rencana Balas Dendam Korban Holocaust Terungkap
Treub menyadari bahwa Indonesia memiliki sumber daya hayati yang luar biasa, dengan kesadarannya tersebut ia berhasil membuat kemajuan yang pesat saat memimpin Kebun Raya Bogor.