Сразу по возвращении Вернадский был назначен руководителем кафедры минералогии физико-математического факультета Московского университета и вместе с Докучаевым занимался почвоведческими исследованиями на Полтавщине. В 1891 г. он уже стал приват-доцентом, семь лет спустя защитил докторскую диссертацию "Явления скольжения кристаллического вещества" и был назначен профессором минералогии и кристаллографии Московского университета. К этому периоду относятся и его первые работы по геохимии – новой науке, которую Вернадский развил из генетической минералогии, а также геологические исследования на Левобережной Украине, Урале, в Польше, Крыму. Лекции, огромные научные изыскания, работа над фундаментальными проблемами не отдалили, однако, ученого от общественной жизни. С 1892 г. он неоднократно избирался земским гласным Моршанского уезда Тамбовской губернии, где располагалось его родовое имение Вернадовка. Во время голода 1895 г. ученый активно участвовал в кампании по сбору средств для крестьян и был одним из организаторов и деятельных членов так называемого "Приютинского братства". В течение семи месяцев вместе со своими друзьями и единомышленниками Вернадский не покладая рук спасал крестьян от голодной смерти. Эта же гражданская позиция заставила его в знак протеста против репрессивной анти-студенческой политики министерства просвещения и полицейского произвола выйти в отставку вместе с другими профессорами и преподавателями, оставив пост помощника ректора.
Для Вернадского 1911 г. был юбилейным – 25-летие научной, педагогической деятельности, а также семейной жизни. Ученики подготовили и выпустили сборник своих статей с посвящением учителю, а палеонтолог А. Б. Миссуна назвала в его честь открытую ею диатомовую водоросль. К тому времени сын Георгий, историк по образованию, уже готовился стать профессором истории. И в том же году Вернадский переехал в Петербург, где вскоре был избран академиком и заведовал минералогическим отделением Геологического музея. Ему приходилось постоянно курсировать по делам между Петербургом и Москвой, но, несмотря на общественную загруженность, количество его научных работ стремительно возрастало: ежегодно в специальных журналах появлялось по 10–15 его статей. Разнообразными были и маршруты научных летних командировок Вернадского: Скандинавия, Франция, Ирландия, Англия, Италия, Греция, а для студентов он организовывал минералогические экскурсии на Урал.
Осознав значение радиоактивных веществ как источника энергии и средства создания новых химических элементов, Вернадский активно принялся за практическую работу по картированию месторождений радиоактивных минералов и сбору образцов. Владимира Ивановича считают создателем радиогеологии как самостоятельного научного направления. Проблемами радиоактивности он занимался с 1908 г. Уже в июне 1911 г. им была организована первая экспедиция за радием. Открытие месторождения радиоактивных руд в Фергане, поиски их на Урале и в Забайкалье позволили создать в России собственную сырьевую базу. Собранные в Ферганской долине образцы исследовали в лаборатории, и из минерала тюямунита впервые был получен русский радий. В 1909 г. стараниями Вернадского была учреждена Радиевая комиссия, в январе 1912 г. заработала первая в России радиохимическая лаборатория.
Первая мировая война выявила необходимость создания современной минерально-сырьевой базы. В 1915 г. Вернадский возглавил созданную по его инициативе Комиссию по изучению естественных производительных сил России (КЕПС), которая проработала до 1930 г. Она объединила крупнейших ученых из 16 институтов: геологов, химиков и экономистов. Впервые были открыты залежи бокситов (Тихвинское месторождение), дана оценка железных руд Урала, исследованы фосфориты Центральной России и т. д.
С 1912 г. Вернадские на лето переезжали в Украину, где они приобрели немного земли в Шишаках, под Полтавой, и на высоком левом берегу р. Псел построили двухэтажный дом. Именно здесь у ученого из очертаний биогеохимии возникло новое биосферное мировоззрение. Существеннейшая коррекция утвердившейся научной картины мира, где до сих пор не было места жизни, явилась Вернадскому как озарение летом 1917 г. Собственно, все его учение о живом веществе, о биосфере, новые, введенные им понятия-термины, такие, как "всюдность" жизни, давление жизни, скорость и сгущения ее были разработаны им именно тогда в естественной лаборатории в Шишаках.
Удивительно, как при такой загруженности Владимир Иванович находил время активно участвовать в общественной жизни страны: входил в земское и конституционно-демократическое движения, был одним из организаторов либеральной партии конституционных демократов (кадетов) и бессменным членом ее Центрального комитета. В апреле 1906 г. его ввели в Государственный Совет от академической курии (вышел из Совета после роспуска Думы в июле 1906 г., вновь вошел в его состав в 1907 г.), в 1907 г. он работал в редакции кадетской газеты "Новь". Свою деятельность в Государственном Совете Владимир Иванович возобновил в 1915 г. и работал в нем до того момента, когда была отправлена телеграмма царю в Ставку с предложением отречься от престола. Вернадский также возглавлял ученый комитет при Министерстве земледелия, Комиссию по подготовке реформы высшей школы, а осенью 1917 г. вошел в состав Временного правительства как заместитель министра народного просвещения, которым был его друг С. Ф. Ольденбург. На этом посту он поднимал вопрос о создании Академий наук Украины и Сибири.
Октябрьскую революцию Владимир Иванович решительно не принял, ибо считал, что "социализм неизбежно является врагом свободы, культуры, духа, науки", и "всегда боялся, что социализм даст дисциплину казармы". После прихода к власти большевиков оставаться в Петрограде стало опасно, и Академия наук удовлетворила его просьбу о командировке в южные районы страны из-за состояния здоровья (туберкулез). Вернадский переехал в Украину для продолжения работ по живому веществу.
В мае 1918 г. при гетмане П. Скоропадском он начал работу по организации Украинской академии наук. Несмотря на мнение М. Грушевского и некоторых его коллег, что академия, которая создается русскими, не обеспечит чисто национальный украинский характер ее деятельности, Вернадский 27 ноября 1918 г. провел первое общее собрание академиков. На его сторону встали такие выдающиеся ученые, как С. Тимошенко, А. Крымский, Н. Петров, Д. Багалей, Н. Кащенко, М. Туган-Барановский, и Вернадский был единодушно избран президентом Академии. Он был уверен, что "дело роста украинской культуры есть не только дело украинцев, но и русских, что историческим фактом является совместное сожитие и участие украинцев в создании русской культуры за последние два столетия". "И я так верю в будущее украинской культуры и украинского языка!.. С ходом времени в этих рамках, не враждебных русской культуре, украинский язык и украинская культура вырастут…" В то же время Вернадский не верил в то, что независимость украинскому народу могут принести немецкие, австрийские или прочие иностранные штыки: "Впечатление от украинской власти опять прежнее – бессилие и бездарность… Они играют печальную роль марионеток, приведших в свою страну иноземцев-поработителей".
Владимир Иванович занялся формированием академической библиотеки (ныне – Центральная научная библиотека им. В. Вернадского НАН Украины), пытаясь в начавшемся хаосе калейдоскопической смены властей спасти ценные коллекции книг и рукописей. В конце августа 1919 г. Киев заняли войска генерала Деникина, который и слышать ничего не хотел о чем-то украинском, и академия была закрыта. Когда же к городу подошла Красная Армия, Вернадский уехал в Ростов, а затем перебрался в Крым. Он был приглашен на должность профессора минералогии Таврического университета в Симферополе, где читал курс геохимии, а в сентябре 1920 г. стал его ректором. Вернадский встречался с П. Врангелем и просил его о содействии университету. Несмотря на скудость средств, ученый пытался наладить минералогические и геохимические исследования. Однако, видя тщетность своих попыток, собрался эмигрировать в Великобританию, но остался по настойчивой просьбе преподавателей. И все-таки Вернадский, скорее всего, уехал бы в Лондон, если бы не слег с сыпным тифом, который едва не стоил ему жизни. Интересна дневниковая запись, сделанная Владимиром Ивановичем в это время. В ней ученый рассказывает об удивительном состоянии, пережитом им в полубреду, когда он "почувствовал в себе демона Сократа", преисполнился сознанием поистине эпохального значения своего учения и, более того, перед ним, как кадры фильма, прошли его возможное будущее и главное дело жизни – организация Института живого вещества. Ему даже было дано знание предельного срока земного бытия.
После прихода большевиков в Крым в январе 1921 г. Вернадский был уволен из университета и чуть не стал жертвой красного террора. И лишь благодаря его ученику Н. Семашко, ставшему наркомом здравоохранения, Вернадского вместе с семьей Ольденбурга в отдельном вагоне, прицепленном к санитарному поезду, отправили в Петроград. Но избежать беды не удалось. В июле ученый был арестован ЧК по так называемому "делу Таганцева". Унижения, грязь, переполненная камера и глупое обвинение в шпионаже… К удивлению охранников, Вернадский вскоре был освобожден. Чуть позднее выяснилось, что Карпинский и Ольденбург послали телеграммы Ленину и Луначарскому. Семашко и помощник Ленина Кузьмин распорядились освободить Вернадского из заключения. Не дожидаясь новых неприятностей, Владимир Иванович вместе с дочерью отправился на биостанцию близ Мурманска. Вернулся он в Петербург только осенью и сразу же окунулся в работу: занялся совместно с В. Хлопиным организацией Радиевого института при Наркомате просвещения, возглавил Комиссию по истории науки, философии и техники, свою радиохимическую лабораторию и КЕПС, а также метеоритный отдел Минералогического музея. Он всегда интересовался проблемами космоса и в конце 1930-х гг. возглавил Комитет по метеоритам и космической пыли. В результате ему удалось организовать экспедицию Н. Кулика в Сибирь, на место упавшего в 1908 г. Тунгусского метеорита.
Вернадский, избранный за свой вклад в науку профессором Парижского университета (как впрочем, и многих других), принял приглашение французских ученых и в начале лета 1922 г. уехал вместе с женой и дочерью через Прагу (где дочь осталась учиться) в Париж. Он читал лекции по геохимии и радиогеологии в Сорбонне, выпустил на французском языке книгу "Геохимия" (на русском языке книга вышла в 1927 г. под названием "Очерки геохимии"). Владимир Иванович работал в лаборатории М. Склодовской-Кюри, а получив грант от фонда Розенталя, подготовил отчет "Живое вещество в биосфере" и статью "Автотрофность человечества".
Хотя Вернадскому предлагали остаться во Франции, в 1926 г. он вернулся в Ленинград по настоянию своего ученика А. Ферсмана и президента Академии наук С. Ольденбурга, побуждаемый чувством долга "перекинуть мост между старой русской культурой и пореволюционной". Владимир Иванович, как и многие другие ученые, пошедшие на компромисс с советской властью, был убежден в скором ее крахе и считал своей обязанностью сохранить то, что еще осталось от русской науки и культуры после большевистского погрома. В конце 1926 г. вышел в свет его труд "Биосфера", и вслед за этим ученый углубился в создание новой науки – науки о живом веществе, которую он назвал биогеохимией. При КЕПСе им был организован отдел живого вещества, а затем, в 1928 г., Биогеохимическая лаборатория (БИОГЕЛ).
Тем временем против биогеохимии появились разгромные статьи. В вышедшей в 1934 г. Малой Советской энциклопедии о Вернадском писалось: "По своему мировоззрению – сторонник идеалистической философии. В научных трудах проводит идеи "нейтрализма" науки, выступает в защиту религии, мистики, исконности жизни и "живой материи" и ряда виталистических и антиматериалистических концепций, отрицая материалистическую диалектику". Многие, видя Вернадского на свободе, недоумевали: как он уцелел в годы репрессий? Однако все дело в том, что ученый обладал колоссальным практическим и теоретическим опытом в геологии (в том числе радиогеологии), а недра – это валюта и оборона. Вот почему даже в те трагические времена у ученого находились заступники. Гонения Вернадский воспринимал как "насилие над человеческой личностью", "исключительный моральный и умственный гнет". Он пытался, насколько это было возможно, материально и морально помогать ссыльным коллегам, проявлял большую личную смелость, протестуя и ходатайствуя за них перед власть имущими.
Вернадский часто выезжал за границу – в Германию, Чехословакию, Францию, Англию и другие страны, – читал лекции и работал в научных центрах. Везде он встречал уважительный прием. Учение о биосфере мало кто понимал в полном объеме, но все чувствовали его перспективность. Начиная с 1930 г. выезды за границу требовали преодоления все больших препятствий, однако отказать ученому с мировым именем было невозможно. И наверное, этот "кочевой" образ жизни помог ему уцелеть. Последний раз он выехал за границу в 1936 г. на лечение. Это время Вернадский использовал для работы над книгой "Научная мысль как планетное явление" (издана только в 1977 г.), в которой, приняв идеи Э. Лepya, вплотную подошел к созданию учения о ноосфере как логическом продолжении генетической минералогии, биогеохимии, радиогеологии, учения о биосфере. Он считал, что биосфера под влиянием научных достижений и деятельности человека постепенно переходит в новое состояние – сферу разума, или ноосферу. Последним исследованием ученого стала работа "Несколько слов о ноосфере" (1944 г.).
Надежды на крах большевиков постепенно угасали, академия подверглась чистке и советизации. Шаг за шагом "старая русская культура" замещалась "новым варварством". Однако Вернадский и не пытался уехать за рубеж, хотя его приглашали сын (профессор кафедры истории Йельского университета) и дочь (врач-психиатр, вышедшая замуж за археолога Н. П. Толля), обосновавшиеся в США. Он продолжал научную работу, которая, согласно его взглядам, одна могла спасти Россию. Исследования ученого охватывали все более широкий круг проблем естествознания: история природных вод и значение тяжелой воды, роль живых организмов в геохимических процессах, синтез алюмосиликатов, геологическое время.
В 1934 г. Вернадские, в связи с переездом Академии наук из Ленинграда в Москву, поселились в столице. В июне 1940 г. Владимир Иванович получил из США, от сына Георгия, вырезку из газеты, где сообщалось о работах над "новой ядерной энергией". Письмо очень взволновало ученого. Еще два десятилетия назад он поднимал этот вопрос, но не получил на эти работы ни копейки. Владимир Иванович одним из немногих понял смысл происшедшего. И уже в июле он инициировал создание Комиссии по проблемам урана при Президиуме АН СССР (в нее вошли И. Курчатов, С. Вавилов, П. Капица, Д. Щербаков и др.) и фактически положил начало ядерному проекту в СССР.
С началом войны Вернадский с женой эвакуировался вместе с Академией наук в Боровое (Казахстан). Здесь в течение двух лет он работал над своим самым большим, обобщающим трудом "Химическое строение биосферы Земли и ее окружения". Замысел работы до сих пор поражает своим размахом. После смерти автора над этой рукописью работала А. Шаховская, а после ее смерти – К. Флоренский. С его предисловием и под его редакцией книга вышла в 1965 г.
Вернулся Владимир Иванович в Москву только в конце августа 1943 г. Здесь он занялся составлением хроники своей жизни, истории зарождения и развития своих идей и практических дел, словно сознательно готовясь к уходу из жизни. Но его еще ждало тяжкое личное испытание: 3 февраля 1944 г. внезапно скончалась Наталья Егоровна – его самый близкий друг и помощник.
Вернадский начинает работать над проектом института под Москвой, ведет борьбу с цензурой научных журналов, надеясь на большую свободу после войны. Ценного для страны специалиста власти не "обижают" и к 80-летию награждают Сталинской премией в 200 тысяч рублей, половину которой он сразу же передает на нужды обороны, и орденом Трудового Красного Знамени за выдающиеся заслуги в области науки и техники и за развитие геохимии и генетической минералогии.
Умер Владимир Иванович в Москве 6 января 1945 г. от кровоизлияния в мозг. В полном объеме работы ученого не публиковались вплоть до 1990-х гг. Но его фундаментальные труды и идеи не потеряли актуальности и практического значения и в наши дни. Из более чем 700 опубликованных сочинений 100 посвящено минералогии, 70 – биогеохимии, 50 – геохимии, 43 – истории наук, 37 – организационным вопросам, 29 – кристаллографии, 21 – радиогеологии, 14 – почвоведению, остальные – разным проблемам науки. Многие идеи Вернадского оказались пророческими, хотя не находили понимания у современников. Он предвидел глобальные экологические проблемы, о которых в начале XX в. никто не задумывался: "В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление".
В. И. Вернадского справедливо называют Ломоносовым XX в. за редкую синтезирующую способность, всеохватность его творческого гения. Великий естествоиспытатель-мыслитель создал не только целый комплекс наук о Земле, но и оставил в наследство потомкам целостное видение мира и задач человека разумного, предсказав будущие пути его развития. Недаром говорили, что Вернадский в одном лице может представлять целую академию. Поэтому вполне справедливо и естественно выглядит взрыв посмертной славы гениального ученого. Его имя носят: кратер на обратной стороне Луны, пик в бассейне р. Подкаменная Тунгуска, гора на о. Парамушир (Курильские острова), подледные горы в Восточной Антарктиде, подводный вулкан в Атлантическом океане, минерал вернадит, диатомовая водоросль, рудник в районе озера Байкал, научно-исследовательское судно НАНУ, украинская научная станция в Антарктиде. АН России и НАН Украины ежегодно присуждаются премии им. Вернадского за выдающиеся научные работы в области минералогии, геохимии и космохимии. Академией наук России учреждена золотая медаль. В 2000 г. на всеукраинском шоу "Человек года" ученого за его огромные заслуги перед Украиной и Россией, перед мировой наукой и человечеством назвали "Человеком века". И это справедливо, ведь поставленную перед собой в молодости задачу "приносить самую активную пользу тем, кто его окружает" Владимир Иванович выполнил полностью.