Впервые свои наблюдения он стал записывать двенадцатилетним мальчиком в 1911 году и с тех пор наблюдал за природой, по-моему, постоянно: и из окна поезда, и через ветровое стекло машины. Даже во время Гражданской войны, когда в колонне пленных красноармейцев его гнали в глубь Донецкой области (отстающих конвоиры убивали, с каждым выстрелом росли переброшенные через их седла груды одежды, снятой с убитых), даже в этот страшный момент Формозов не прерывал наблюдений. Вернувшись домой, А. Н. записал: «Прошел походным порядком от станции Усть-Медведицкой до станции Нижне-Чирской, но видел мало. Все степи и степи, то волнующиеся морем зеленой пшеницы, то серо-голубоватые от зарослей полыни. Суслики в этих местах немногочисленны и встречаются лишь кое-где по выгонам с полынью. У станицы Нижне-Чирской по балкам местами золотистые щурки, сизоворонки изредка, но почти везде по вышеуказанной дороге. Весь путь днем нам неумолчно звенели жаворонки…»
Природа для него всегда оставалась и лучшим лекарем, и лучшим другом. Сказать, что он чувствовал себя в лесной глуши «как дома», было бы ошибкой – там ему было гораздо лучше, чем дома. Среди природы он совершенно преображался, становилась упругой походка, светлел и менялся взгляд. Виртуозно подражая голосам, он подманивал многих птиц: и иволгу, и серую неясыть, и ворона, и чечевицу, и даже редкого в наших краях щура. А самцов кукушек он так умел раздразнивать голосом соперника, ухаживающего за самкой, что потом по несколько часов водил за собой, собрав со всего леса, целую стаю неистово кукующих птиц.
Одной наблюдательности, чутья, интуиции недостаточно для натуралиста. Второй дар Формозова – это дар понять и предугадать взаимосвязи природных явлений. Вот пример: как-то зимой, вспоминала одна из его учениц, Александр Николаевич показывал студентам следы на Звенигородской биостанции. Нашли следы землеройки… «Сейчас мы найдем ее замерзшей», – предсказал профессор своим студентам. И действительно, через сотню метров на снегу лежала окоченевшая обыкновенная бурозубка. Разгадка была в том, что стоял крепкий мороз, снег был с настом, маленькая землеройка выскочила на поверхность, и по ее следам было заметно, что она то и дело пытается, но не может закопаться. Теплопотери у маленького зверька столь велики, что долго на поверхности снега землеройка не выдержит, и отцу сразу стало ясно, что минуты ее жизни сочтены. То, что показалось студентам чуть ли не ясновидением, было на самом деле сочетанием наблюдательности со знанием экологии.
Работы Формозова были приоритетными для мировой науки по нескольким направлениям. Он первый заговорил о том, как снежный покров влияет на поведение, облик и распространение животных северных стран, первый вышел на обобщение, что норы степных грызунов из века в век преобразуют и формируют ландшафт степей. И не только в этом, но и во многом другом он был первопроходцем. Но все же стройные абстрактные теории его мало привлекали, гораздо ближе ему были живые непосредственные факты. Также он читал и лекции студентам, разворачивая перед ними полотно фактов, наблюдений, зарисовок столь выпукло, что закономерности проявлялись сами собой. Обнаруженные самими слушателями, они запоминались тверже и понимались точнее, чем если были бы предложены им в готовом виде. Та же верность фактам заставила Формозова выступить против всесильного сталинского временщика от науки Т. Д. Лысенко, мастера умозрительных конъюнктурных построений. Трофим Денисович, не довольствуясь победой над генетикой, решил усовершенствовать теорию эволюции и заявил об отсутствии внутривидовой борьбы. «Не заяц ест зайца, а волк ест зайца», – разглагольствовал колхозный академик. Группа профессоров МГУ, в том числе и Формозов, выступила с опровержениями. А. Н. Формозов обнаружил доказательства внутривидовой борьбы (иными словами, конкуренции) в природе, кстати, в том числе и у зайцев, и промолчать было не в его правилах.
Верность правде жизни была кредо и Формозова-художника. По словам самого А. Н., его третий дар – дар изобразить на бумаге форму, фактуру и движения животного – результат многолетней тренировки. Действительно, поля его юношеских дневников испещрены множеством рисунков. Летом 1917 и 1918 годов Александр Формозов подрабатывал на брандвахте, которая картировала фарватер Волги, Северной Двины и Сухоны. За эти два лета работы с тушью и рейсфедером его рука очень окрепла. Позже при знакомстве с ним в Москве наш анималист-классик В. А. Ватагин удивился: «Первый раз вижу человека, который так хорошо рисует пером и так ужасно мажет акварелью». Сам Формозов всегда со смехом комментировал это высказывание, что, конечно, на брандвахте туши было сколько душе угодно, так что практика была богатой, а вот школу акварели удалось получить только в Москве у того же Василия Алексеевича Ватагина. В те же годы на Формозова-художника безусловно оказал влияние и опытный пастелист М. Д. Езучевский, с которым они вместе работали в Дарвиновском музее. С годами любимой техникой Формозова стали цветные карандаши. Он носил их с собой в костромском берестяном туеске.