Летом 1774 года, собрав богатейший географический материал, Паллас вернулся в Петербург.

Последующие 20 лет Паллас живет в российской столице. Результаты экспедиции были им опубликованы в трехтомном труде "Путешествия по разным провинциям Российского государства", изданном в 1773–1778 годах. Во время экспедиций путешественник собрал обширные естественноисторические коллекции, составившие основу музеев Петербургской Академии наук и Берлинского университета.

Паллас открыл и описал много новых видов млекопитающих, птиц, рыб, насекомых. Исследовал останки буйвола, волосатого носорога и мамонта, обитавших в доледниковый период в северных широтах Евразии. Ему принадлежит фундаментальный труд "Флора России".

Благодаря своим трудам Паллас достиг большого научного авторитета, материального достатка и высокого чина статского советника. Но он мечтает уехать из Петербурга поближе к богатой природе южных широт и весной 1794 года переезжает вместе с семьей в Крым. Здесь он прожил около 15 лет и завершил работу над капитальным трудом "Российско-Азиатская зоогеография", изучал флору, фауну, геологию, историю и хозяйство Крымского полуострова.

В 1810 году, продав все крымские имения, Паллас возвратился на родину в Берлин, где и умер год спустя.

Научные труды П. С. Палласа получили высокую оценку еще при его жизни. Результаты исследований ученого публиковались в Германии, Англии, Франции, Голландии, Италии. С годами вклад ученого в естествознание стал оцениваться еще выше, поскольку его гениальные догадки и предположения стали подкрепляться достоверными научными данными. Говоря о заслугах П. С. Палласа, другой известный исследователь природы оренбургских степей Н. А. Северцов писал: "Нет отрасли естественных наук, в которой Паллас не проложил бы нового пути, не оставил бы гениального образца для последовавших за ним последователей… Он подал пример неслыханной до него точности в научной обработке собранных им материалов. По своей многосторонности Паллас напоминает энциклопедических ученых древности и средних веков; по точности — это ученый современный, а не XVIII века". Оценка Северцова остается верной и в наши дни.

Изучая особенности ландшафтов края, Паллас пришел к важным физико-географическим выводам. Он установил границу между черноземными степями и солончаковыми полупустынями, отметил резкие различия ландшафтов высоких водоразделов и долин рек. Так, спускаясь с возвышенных мест Общего Сырта, Паллас отметил, что черноземная степь с обычной флорой заменяется солонцеватыми почвами на сухой желтоватой глине.

Большинство природных особенностей Прикаспийской низменности Паллас объяснял ее недавним морским происхождением. Он считал, что уровень Каспия ныне находится ниже уровня Мирового океана, но в прошлые времена волны Каспийского бассейна доходили до подножья Общего Сырта и Ергеней. Широкое распространение солонцов, солончаков и соленых озер, а также исключительную равнинность рельефа и обилие песков в Западном Казахстане ученый связывал с постепенным усыханием древнего моря(7).

Приводя доказательства в пользу своей гипотезы, Паллас очерчивает древние берега Каспийского моря и наносит их на карту. Затем ученый устанавливает родство рыб и моллюсков Каспия и Черного моря и развивает гипотезу о связи древнего Каспийского моря через Манычскую ложбину с Азовским и Черным морями. Последующее осушение Манычского пролива Паллас связывает с понижением уровня Черного моря в результате его соединения через Босфорский пролив со Средиземным морем.

Гипотеза Палласа о путях формирования бассейнов Аральского, Каспийского и Черного морей во многом подтвердилась в советское время. Геологическими исследованиями установлено, что "Каспийское море отделилось от Черного еще в конце третичного периода, а Прикаспийская низменность (Эмбенское плато и северное Приаралье оставались сушей) трижды покрывалась водами Каспия в эпоху четвертичного оледенения (Бакинская, Хазарская и Хвалынская трансгрессии). В этих трансгрессиях происходили периодические соединения через Маныч Каспийского и Черного морей" 8.

Паллас основательно изучил район Индерских гор. Существование в этих горах карста он объяснял выщелачиванием (растворением) соленосных и гипсоносных отложений. Исследователь первым сообщил о распространении близ Индера горючих сланцев, которые были вторично открыты в 20-х годах нынешнего столетия.

Обращает на себя внимание и то, что из всех участников академических экспедиций только Паллас отметил обилие комаров в степи в дали от водоемов.

Труды Палласа не были лишены научного предвидения. При первом же знакомстве с природой Оренбургского края Паллас высказывает предположение о возможности разведения здесь винограда, а ведь тогда и обыкновенной яблони не было в крае. Он писал: "Все вверх по реке Самаре простирающиеся и гористой ея берег составляющие холмы имеют столь хорошую и отчасти столь способную землю, что к насаждению винограда не можно найти лучшей страны в Российской империи, и конечно бы удалось развести виноградные сады, если бы искусные в таком деле садовники сделали опыт с виноградом, который удобно растет на иловатой земле"(9).

Такие искусные садовники нашлись и в наши дни, и неслучайно под Оренбургом создан опорный пункт Института виноградарства, способствующий широкому распространению культуры "северного винограда".

О полезных ископаемых края Паллас сделал лишь краткие замечания (о проявлениях медных руд, выходах нефти в Заволжье, илецкой, индерской и эльтонской соли, орской яшме, залежах мела, горючих сланцах и т. д.), но он предсказал широчайшую перспективу для последующих исследований: "…в Оренбургской губернии много интересных открытий обещают пустынные степи за рекой Яиком… Более чем вероятно, что пустынная и гористая местность, оставшаяся в промежутках между дорогами… таит в себе бесконечно много интересных открытий по минералогии и скрывает предназначенные будущим векам богатства…"

Эти робкие намеки Палласа на природные богатства края подтвердились крупнейшими открытиями XX века, когда были разведаны эмбенская и мангышлакская нефть, актюбинские фосфориты, оренбургский газ, южноуральские металлические руды.

Руководителем второго оренбургского отряда академических экспедиций был назначен 28-летний доктор медицины Иван Иванович Лепехин (1740–1802) — один из талантливых воспитанников Академии наук, ученик М. В. Ломоносова и С. П. Крашенинникова. Он поступил в академическую гимназию в 1751 году. В указе о новом ученике говорилось: "От роду ему десять лет, не из дворян, солдатский сын, грамоте российской и писать обучен…"(10). В 1760–1762 годах Лепехин учился в университете при Академии, в 1762–1767 — в Страсбургском университете, где получил степень доктора медицины. В 1768 году он был избран адъюнктом Академии наук, а через три года стал академиком. В отряд И. И. Лепехина были включены три гимназиста. Н. Озерецковский, Т. Мальгин и А. Лебедев, а также рисовальщик, чучельщик и стрелок. Лучшим учеником и помощником Лепехина был 18-летний Николай Озерецковский, ставший впоследствии академиком.

Перед тем как начать свои исследования в Оренбургском крае, И. И. Лепехин посетил П. И. Рычкова в его имении Спасском с тем, чтобы воспользоваться его советами и консультациями. Лепехин прибыл в Спасское 5 сентября 1768 года и пробыл здесь четыре дня. Эту встречу путешественник описал затем в своих "Дневных записках…", представляя Рычкова как "мужа, отменными любопытными упражнениями у нас знаменитого". Советы Рычкова и его "Топография Оренбургской губернии" сослужили Лепехину, как и Палласу, добрую службу в исследованиях края.