В 1856—1857 годах исследовал Тянь-Шань, недоступный до этого для европейцев, составил впервые схему орографии и высотной зональности горной системы. Инициатор ряда экспедиций в Центральную Азию. В 1859—1860 участвовал в качестве члена-эксперта и управляющего делами Редакционной комиссии по подготовке крестьянской реформы 1861. Организатор первой переписи населения России в 1897 году.
