明治25年(1892)9月にロンドンに到着。その数日後、父の訃報が届く。ロンドン入り当初は、博物館や植物園を巡り、時折ハイドパークで採集をするなどしていた。
熊楠の本格的な研究活動は、翌年から始まる。『ネイチャー』に出た、星座についての質問に応えて論文を寄稿し、これが同年(1893)10月に「東洋の星座」として掲載された。学術雑誌に載った生涯初めての論文である。『ネイチャー』に発表した論文は、帰国するまでの間だけでも30編にのぼった。
この少し前、大英博物館の古物学部長であるフランクスと出会い、大英博物館に出入りをするようになった。正規の館員にはならなかったが、民俗学部長リードや東洋図書部長ダグラスを助けて「日本書籍目録」の編集に協力し、また図書館では自分の研究のための読書を続け、書き抜きをした成果が、全52冊の「ロンドン抜書」である。
しかし、なんどかトラブルを起こした熊楠は明治31年(1898)大英博物館を去り、明治33年(1900)、経済的にも行き詰まって、失意の帰国をすることとなる。