Au XVIIIe siècle, la Bibliothèque du roi conserve un trésor : la collection des Vélins du roi, somptueux ensemble de dessins de fleurs et d’animaux commencé dans les années 1630 à l’initiative de Gaston d’Orléans et confié successivement à différents peintres et graveurs, dont Nicolas Robert, Abraham Bosse et Claude Aubriet à l’époque de Séguier. Comme beaucoup de ses contemporains, Séguier a pu se faire une idée de la collection à travers les Éléments de botanique, ou Méthode pour connaître les plantes (1694) de Joseph Pitton de Tournefort, illustrés par Claude Aubriet – l’ouvrage est de ceux dont la lecture a façonné les aspirations de toute une génération de botanistes. Pour Séguier, l’inaccessible collection royale est devenue un morceau du rêve parisien, comme il l’écrit à son ami Pierre Baux : « Ce que Tournefort en disait dans le préliminaire de ses Institutions m’avait donné une forte envie de le voir, mais vous savez que ce n’était pour lors que des souhaits imaginaires, du moins me le persuadais-je ainsi, lorsqu’un voyage inespéré m’a mis à même de satisfaire pleinement ma curiosité¹ . »  Dès sa première visite au cabinet des estampes, il demande ainsi à voir le recueil mais trouve son catalogue tellement imparfait « qu’il ne servait presque à rien ». Ses visites répétées attirent l’attention du garde du cabinet, M. de Chancey. Averti de son intérêt pour la collection, l’abbé Bignon décide de le mettre au travail sur les vélins, sans égard pour la susceptibilité d’Antoine de Jussieu, déchargé d’une tâche qu’il estime lui revenir et qui en nourrira une certaine rancune. Que Bignon ait préféré un jeune amateur de botanique passionné et curieux d’apprendre à un professeur débordé peut s’expliquer. Il y a urgence : non seulement le désordre s’est installé dans la collection, malgré une première campagne de reclassement et de dédoublonnage engagée par Antoine de Jussieu en 1726, mais surtout, les perspectives de Bignon ont changé : il ne s’agit plus seulement de faire de la collection un objet de prestige que l’on exhibe occasionnellement, mais un instrument scientifique articulé aux activités de l’académie des sciences.
De novembre 1733 à février 1734, Séguier consacre l’essentiel de son temps aux Vélins. Il complète l’ancien catalogue, classe les planches en utilisant les Institutiones rei herbariae de Tournefort et associe aux plantes les différents noms qui leur ont été attribués par les principaux auteurs de botanique, comme le Pinax theatri botanici (1623) du botaniste suisse Gaspard Bauhin, l’Historia plantarum (1619) de son frère Jean Bauhin, le tout récent Methodus plantarum (1733) du botaniste anglais John Ray ou d’autres flores plus localisées, profitant des facilités de travail et d’emprunt qu’on lui octroie à la bibliothèque. Il en résulte un catalogue dont il conserve pour lui une copie (qu’il qualifie d’« extrait informe »), alors que l’original (qui a sans doute été utilisé pour les opérations d’inventaire en interne menées en 1735) semble avoir été perdu.
Du point de vue pratique, l’opération relève des travaux de reclassement et d’inventaire assez habituels dans les bibliothèques, pour laquelle Séguier bénéficie certainement de l’appui du personnel de l’institution. D’un point de vue épistémologique, la tâche renforce la familiarité du jeune savant avec le cadre de classement de Tournefort auquel il reste très longtemps fidèle.