Во время разъездов по Уралу Татищев ознакомился с реками, берущими начало на восточных склонах хребта, и описал ряд притоков Тобола, в том числе Туру (1 030 километров) с Ницей и Пышмой и Исеть с Миассом. Он отметил обилие озер между Исетью и Миассом, кратко описал некоторые из них.
В конце 1723 года Татищев был взят ко двору и затем отправлен императором Петром в Швецию для ознакомления с работой рудников и металлургических заводов, с постановкой монетного дела. Одновременно ему были поручены секретные политические дела, связанные с желанием Петра склонить шведскую аристократию к поддержке жениха своей старшей дочери царевны Анны Петровны, герцога Еолштинского, имевшего притязания на шведский трон. После смерти Петра в начале 1725 года финансирование действий Татищева в Швеции прекратилось, и из-за безденежья он смог возвратиться в Россию только в начале мая 1726 года.
Вскоре он представил императрице Екатерине I проект создания новых дорог в Сибири, который свидетельствует о его широких географических познаниях и стремлении использовать их на благо России. Вначале он изложил причины, которые побудили его дать свои предложения о сибирских дорогах. Он сообщил, что Берг-коллегия вновь посылает его в Сибирь, где ранее он провел четыре года и хорошо познакомился с наличием там ценных руд и минералов, «особливо в провинции Даурской (Забайкалье) находятся медные весьма прибыточные руды, яшма светло и темно зеленая, которых горы великие суть». Упомянул он о наличии в Сибири свинцовых руд, селитры, квасцов и других ценных материалов — все эти богатства, по его мнению, не используются из-за отсутствия удобных дорог.
В Сибири основные торговые пути в то время шли по рекам, и это нашло отражение и в проекте Татищева. В первую очередь его внимание привлек участок пути в Китай и из Китая — по озеру Байкал товары перевозились в легких лодках. Часто из-за подмокания товары портились, поэтому Татищев предложил построить на берегу Байкала четыре судна для перевозки грузов и два бота для пассажирских перевозок.
Идей у него было немало: построить гостиницы в устьях рек Селенги и Ангары; для облегчения плавания через пороги на Ангаре обустроить судоходный фарватер, удалив часть выступающих из воды камней; расчистить и замостить Маковский волок от Енисейска до реки Кети (притока Оби); перевозить грузы и людей по Кети, Оби и Иртышу не на дощаниках, а на эверсах, судах улучшенной конструкции; обустроить новый Сибирский тракт.
Дорога длиной до 3 тысяч верст (до 3 200 километров), связывавшая Европейскую часть России с Сибирью, шла из Москвы через Вологду, Устюг, Соль Вычегодскую на Верхотурье и до Тобольска, а затем через Тару, Томск, Енисейск до Иркутска. Татищев предложил две трассы новых дорог, «которые едва ли не половиною ближе будут.
Первой: от Москвы через Владимир, Юрьевец, Вятку, Кунгур, Екатеринбург, как возможно выкинув видимые обходимые кривизны, то до Тобольска дву тысячи верст не будет. Другая дорога в Дауры для пользы купечества и ездящих в иные места: из Москвы через Казань, Уфимский уезд, чрез Царев курган, Тару, Томск и, не захватывая Енисейска, в Дауры». Еще одно новшество — чтобы на новом Сибирском тракте через каждые 20 верст были построены постоялые дворы: в этом случае вдоль тракта обязательно будут селиться переселенцы. Наверное, Татищев надеялся, что его пошлют в Сибирь для осуществления этого проекта, но он так и не получил ответа от властей. Указом императрицы от 14 февраля 1727 года Татищев был определен одним из новых управителей Монетного двора в Москве. В 1731 году он познакомился с книгой шведа Страленберга по описанию Сибири, изданной в Стокгольме в 1730 году.
Интересна история этого шведа.
Попав в плен вскоре после Полтавской битвы, шведский капитан Филипп Иоганн Табберт в 1711 году был доставлен в Тобольск, и ему было суждено провести в Сибири 10 лет. При поддержке сибирского губернатора он стал собирать материалы по географии, истории и этнографии Сибири, встречался с купцами, рудознатцами, промышленниками.
В Тобольске Табберт познакомился с известным знатоком Сибири и картографом Семеном Ремезовым, там же он первый раз встретился с Татищевым. В конце своего пребывания в России Табберт совершил путешествие по Сибири вместе с посланным туда из Петербурга для проведения исследований Даниилом Мес-сершмидтом. Пользуясь чертежами Ремезова и своими собственными материалами, Табберт составил карту Сибири. Возвратившись в Швецию после окончания Северной войны, Табберт получил дворянство и новую фамилию Страленберг.
Будучи в Швеции, Татищев встречался со Страленбергом и узнал, что он пишет книгу по истории и географии Сибири. Уже в Москве, прочитав книгу Страленберга, Татищев высоко оценил эту работу. Тем не менее в начале 1732 года он послал в Академию наук замечания по книге, а позднее, в 1736 году, написал еще 125 новых примечаний. В результате Татищевым был создан труд «Примечания на книгу, учиненну господином Страленбергом, именуемую Описанием северной и восточной частей Европы и Азии, печатанную в 1730 году в Стокгольме». В нем Татищев старался не пропустить даже малейшей погрешности, допущенной Страленбергом. Он исправил многие географические названия, приведенные автором, отметил ошибки в определении происхождения тех или иных названий городов и рек. Поправил автора, который считал Новую Землю не островом, а полуостровом на Сибирском побережье. В своих примечаниях Татищев делился новыми фактами по географии и истории Сибири, собранными им во время своих собственных изысканий. Тут же он первым посоветовал определить границу между Европой и Азией по Уральским горам.
Несмотря на все отмеченные погрешности, Татищев считал книгу Страленберга полезной и сам часто ссылался на факты, приведенные в ней. Он предложил Академии наук перевести книгу на русский язык. Не получив положительного ответа на свое предложение, Татищев сам организовал перевод книги. В 1738 году было переведено четыре главы. Позднее Татищев организовал новый перевод 12 глав и на полях рукописи записал новые примечания. Но книга так и не была напечатана в России.
Татищев многое сделал по улучшению работы Монетного двора. Но у него начались трения в отношениях со своим непосредственным начальником по Монетной конторе графом Головкиным, который подал Бирону, фавориту императрицы Анны Иоанновны, доклад о мнимых злоупотреблениях Татищева. В результате Татищев был отстранен от всех дел и попал в опалу.
Вскоре потребовался энергичный и знающий человек для руководства рудниками и заводами на Урале, и Татищев летом 1734 года вновь отправился из Москвы на Урал. По дороге в Екатеринбург он осмотрел ряд рудников и заводов на западном склоне Уральских гор, а когда принял дела на правах главного горного начальника, начал объезд восточного склона. В сентябре 1735 года он обследовал недавно обнаруженное месторождение качественной железной руды — гору Благодать на реке Кушве — и построил там завод. При нем Екатеринбург стал не только промышленным, но и административным центром всего Уральского промышленного района.
Татищев открыл ряд школ, выписал из Петербурга учителей, книги, приборы. Он создал в Екатеринбурге первую российскую горную школу, где готовили рудознатцев, мастеров горного дела, строителей плотин, камнерезов и гранильщиков. Он привез в Екатеринбург свою личную библиотеку, где было более тысячи книг, и при отъезде оставил ее в подарок городу.
За свое вторичное пребывание на Урале Татищев собрал обширный материал по географии и истории Сибири, организовал переводы многих книг (древних и новых географов и историков) и рукописи переводов регулярно посылал в Академию наук, предлагая их напечатать в академической типографии. Для сбора информации по географии и истории Татищев составил вопросник (92 вопроса) и разослал его по губерниям. Полученные ответы были использованы им в своих научных работах.