Сам Фадеев часто находился в разъездах по делам службы, Елена Павловна же оставалась дома, обустраивала хозяйство, вела его, рожала и выхаживала детей (она родила как минимум пятерых, из которых четверо дожили до совершеннолетия, и каждого кормила сама в течение двух лет). Все это несомненно занимало большую часть ее времени. По воспоминаниям родных, она вставала в 6 часов утра и не ложилась до 12 ночи: «никогда, никому из домашних не приводилось видеть ее праздной», — писала Желиховская.
Тем не менее с юности и до последних дней жизни Фадеева находила время для научных исследований. Она собрала значительный гербарий кавказской флоры, так же как и растительности других регионов, в которых ей приходилось жить длительное время; сама, при помощи имевшейся у нее научной ботанической литературы, давала строго научные определения собранным растениям; делала их реалистичные рисунки, составившие в итоге 50 объемных томов. Любопытно, что юная внучка Елены Павловны, которую та не раз просила помочь в собирании растений, очень рано поняла разницу между занятиями бабушки и, например, любовью к цветам ее гувернантки: «...наша бабушка и старая гувернантка обе очень любили цветы. Обе ими бывали постоянно окружены. M-me Pecquoeur с раннего утра начинала перебирать свои букеты... Но бабушка их любила совсем иначе! Она не для того их собирала, чтоб только любоваться ими и наслаждаться их запахом: она их срисовывала, высушивала, определяла и составляла из них коллекции... Нельзя было не дивиться ее познаниям и искусству...» [6. с.91-92].
На протяжении многих лет Фадеева вела переписку с отечественными и зарубежными учеными. Среди ее корреспондентов, например, были: президент Лондонского географического общества Родерик Мурчинсон2, геолог, палеонтолог и путешественник Филипп-Эдуард Вернель3, путешественник Игнас Гомер-де-Гель4, назвавший в ее честь одну из ископаемых раковин (Venus Fadiefei), геолог Г. В. Абих5, натуралист Г. С. Карелин6, академики Х. Х. Стевен7, К. М. Бэр8 и др.
«Она постоянно переписывалась с Стевеном, сообщая ему порою редкие виды кавказских растений, — пишет автор некролога. — Еще незадолго до своей кончины, Елена Павловна получила письмо от этого маститого ботаника и энтомолога, который благодарит ее «за драгоценный подарок — три огромные ящика с растениями» и выражает удивление, что «дама занимается ботаникой в таком объеме. Обыкновенно, и то немногие, — продолжает он, — довольствуются небольшим числом красивых цветов». Она деятельно обменивалась дублетами из своих коллекций с коллегами и оказывала им посильную помощь в их исследованиях. «Роббер де Гель в своих сочинениях (les steppes de la mer Caspienne, la Crimée et la Russie méridionale, le Caucase и пр.) многократно упоминает о ней, как о замечательно ученой особе, во многом руководившей им в его изысканиях, — пишет Желиховская. — Lady Stanhope9, известная английская путешественница (изъездившая весь мир в мужском костюме), в одном из сочинений своих о России говорит о ней, что встретилась в этой варварской стране с такой удивительно ученой женщиной, которая прославилась бы в Европе, если б не имела несчастия проживать на берегах Волги, где мало кто может понять ее и никто не в состоянии ее оценить...».
В своих воспоминаниях А. М. Фадеев рассказывает историю знакомства Елены Павловны с академиком Бэром, в 1856 г. приехавшим в Тифлис для изучения возможности искусственного разведения рыб в горных реках края. «Он тотчас же по прибытии явился с визитом к моей жене, давно зная о ней по слухам и сочинениям некоторых из ученых, наших знакомых, русских и иностранных, — пишет Фадеев. — Елена Павловна с удовольствием приняла его, и он часто у нас бывал. Бэр чрезвычайно интересовался огромной коллекцией ее рисунков цветов с натуры, флоры Кавказской, Саратовской и всех тех мест, где ей приходилось жить. Хотя рисунки не заключали в себе какого-либо художественного исполнения, артистического изящества в очертаниях растений, но академик именно пленялся их живой натуральностью, безыскусственной верностию изображений, отсутствием придаточных прикрас. В последнее свое посещение перед отъездом, он обратился к жене моей с убедительной просьбой, на которую у нее не достало духа согласиться. Он просил ее доверить ему на время эти книги (томов 20 большого размера в лист) и позволить взять их с собой в Петербург, чтобы снять с них копии для Императорской академии наук, ручаясь за целость и невредимость их. Он говорил, что готов на коленях молить об исполнении этой просьбы, — и в самом деле хотел стать на колени. Елена Павловна колебалась, но не могла решиться расстаться на неопределенное время с этим трудом всей своей жизни, составлявшим усладу и утешение часов ее занятий. Она сказала это Бэру, прибавив, что она вероятно уже долго не проживет, и ей было бы очень тяжело лишиться под конец жизни многолетней своей любимой работы: но что после ее смерти книги достанутся ее детям, которые ботаникой не занимаются, и она предоставит им принести их в дар нашей академии наук, если академия удостоит принять этот более нежели полувековой труд великой любви к природе и науке. Академик Бэр, со вздохом и, по-видимому, очень опечаленный, должен был покориться этому решению»10. Помимо ботанической, Фадеева составила энтомологическую, орнитологическую, минералогическую и палеонтологическую коллекции, а также большую коллекцию монет и медалей.