Крепкий, красивый молодой офицер – Кропоткин – смог сразу расположить к себе окружающих добротой, веселостью, умом и необыкновенной работоспособностью. Его радовала возможность заняться полезным общественным делом. Он был не чужд развлечениям – участвовал в любительских спектаклях и танцевальных вечерах, но большую часть времени уделял работе двух комиссий. Одна готовила проект реформы тюрем и системы ссылок, другая – проект городского самоуправления. Кропоткин участвовал в заседаниях комиссий, в расследованиях должностных злоупотреблениях властью, часто совершал поездки на места для изучения материалов дела, много читал специальной литературы. Но вскоре работа комиссий была прекращена, а вместе с этим и угасли надежды Петра Кропоткина на возможность решения насущных общественных проблем с помощью реформаторской деятельности.
Он не мог оставаться без дела и искал применения своим знаниям и возможностям. И здесь, в Сибири, состоялось становление Кропоткина как исследователя и путешественника. В этот период он совершил несколько путешествий по Восточной Сибири и Маньчжурии. В 1864 году Кропоткин произвел рекогносцировку пути из Юго-Восточного Забайкалья на реку Амур. При этом он пересек горный хребет Большой Хинган, открыл в горном хребте Ильхури-Алинь и на северном склоне горной системы Саяны несколько потухших третичных вулканов. В 1866 году он совместно с И.С. Поляковым осуществил Олекминско-Витимскую экспедицию, исследовал Патомское и Витимское нагорья. В ходе этой экспедиции Кропоткиным были завершены 3-летние геологические наблюдения, обнаружены следы ледников на Патомском нагорье, получены данные о том, что Сибирь от Урала до Тихого океана – не равнина, как изображали на карте, а громадное плоскогорье. Опираясь на огромный фактический материал, Кропоткин разработал схему орографии Восточной Сибири, и его научная деятельность была отмечена золотой медалью Русского географического общества.