Он соглашается на предложение директора вновь открытого в Томске технологического института занять кафедру геологии и организовать горное отделение. По приезде в Сибирь Обручев летом провел изыскания в Ленско-Витимском золотоносном районе и сделал геологическую съемку бассейна реки Бодайбо. Вернувшись из Бодайбо, Владимир Афанасьевич приступает к организации в Томском технологическом институте горного отделения. С этого времени, в течение одиннадцати лет (1901-1912) Обручев отдает себя педагогической деятельности, но при этом не оставляет своих исследовательских поездок. На средства, отпущенные институтом, в 1905-1906 и 1909 годах он совершает три поездки в пограничную Джунгарию (Синьцзян). Исследование в этом районе, являющемся стыком двух крупных горных систем Алтая и Тянь-Шаня, позволили ему глубже понять геологическое строение азиатского материка. Владимир Афанасьевич каждое лето выезжал на полевые работы, обследовал богатый золотом Калбинский хребет, отделенный Иртышом от Алтая; дважды побывал на золотых рудниках Кузнецкого Алтая. В 1908 году Обручев летние месяцы провел с группой студентов, проходивших практику, около Красноярска на Столбах . В начале 1912 года Обручев переехал из Томска в Москву, где им был написан и опубликован целый ряд научно-популярных работ. В эти же годы Обручев написал первый научно-фантастический роман Плутония . В это же время Владимир Афанасьевич не прекращает своих исследовательских поездок. Он посещает в Кузнецком Алтае и Забайкалье золотые рудники; во время поездки по Алтаю изучает строение горной системы, на Кавказе он осматривает месторождения меди, в Крыму, в долине реки Качи, обследует минеральный источник. В 1920 году ученый вернулся в Москву и вскоре был избран профессором по кафедре прикладной геологии во вновь организованной Московской горной академии. Работая над научными проблемами и занимаясь педагогической деятельностью, Владимир Афанасьевич уже не отправляется в далекие путешествия, но ежегодно, с 1923 по 1928 год, выезжает на Кавказ, в Кисловодск, где совершает экскурсии в окрестные горы. В 1936 году, когда Обручеву было 73 года, он совершил дальнюю поездку в горы Алтая, где осмотрел месторождение ртути и выходы мраморов; последние предназначались для строительства Московского метрополитена. Обручев написал книги Земля Санникова , Плутония , Рудник убогий , В дебрях Центральной Азии (Записки кладоискателя), Золотоискатели в пустыне и целый ряд интересных автобиографических книг: Мои путешествия по Сибири , От Кяхты до Кульджи и другие.
Его же перу принадлежит ряд биографических очерков о русских исследователях Азии: Пржевальском, Черском, Мушкетове, Потанине, Кропоткине, Комарове. Ученые назвали найденный Владимиром Афанасьевичем минерал Обручевитом . Русский народ занес имя геолога-путешественника на карту. Древний вулкан в Забайкалье, пик в горах Алтая, ледник в Монгольском Алтае носят имя Обручева. Степь между реками Мургабом и Амударьей, впервые описанная ученым, называется степью Обручева.