1923–1956 — профессор МГУ.

1924–1941 — главный редактор (редактор — с 1948 года) Большой Советской энциклопедии.

1928 — заместитель начальника Памирской экспедиции АН СССР.

1929–1930 — начальник правительственной Арктической экспедиции на Землю Франца-Иосифа и Северную Землю на ледокольном пароходе «Г. Седов».

1930–1932 — директор Всесоюзного Арктического института.

1932 — начальник экспедиции на ледокольном пароходе «Сибиряков».

1932–1939 — начальник Главного управления Северного морского пути.

1933 — вместе с В. Ю. Визе избран членом-корреспондентом АН СССР.

1933–1934 — начальник экспедиции на пароходе «Челюскин».

1935 — избран академиком АН СССР.

1936 — начальник Экспедиции особого назначения по проводке военных кораблей по Северному морскому пути.

1937 — начальник воздушной экспедиции на Северный полюс. За высадку первой дрейфующей станции на Северный полюс (начальник И. Д. Папанин) присвоено звание Героя Советского Союза.

1937–1949 — директор Института теоретической геофизики. В 1943–1956 годах руководитель отдела в названном институте.

1939 — сдал руководство ГУ СМП И. Д. Папанину и перешел на работу в Академию наук СССР в должности вице-президента.

1942 — личным распоряжением И. В. Сталина уволен с должности вице-президента АН СССР.

1951–1956 — главный редактор журнала «Природа», руководитель геофизического отделения МГУ.

1956–7 сентября скончался на академической даче Мозжинка в окрестностях Звенигорода.