Hän asettui Haagiin, ja hänen eläinten luokittelua koskeva teoriansa herätti huomiota. Vuonna 1767 Venäjän keisarinna Katariina II Suuri kutsui hänet Pietarin tiedeakatemian professoriksi. Samana vuonna hänet valittiin tieteellisen retkikunnan johtajaksi. Tutkimusretki tehtiin vuosina 1768–1774, ja se suuntautui Venäjän keskiosiin, Uralille, Länsi-Siperiaan, Altaille ja Taka-Baikalian alueelle. Retkikunta kartoitti alueiden eliölajistoa. Muut retkikunnan jäsenet olivat Ivan Bykov, Nikita Rytškov, Nikita Sokolov, Johan Peter Falck ja Johann Gottlieb Georgi.
Vuosina 1793–1794 hän johti toista retkikuntaa, joka tutki Etelä-Venäjää sekä Mustaamerta ja Krimiä. Vuonna 1795 Pallas asettui Krimille, jossa hän kirjoitti pääosan tieteellisistä teksteistään. Hän palasi Berliiniin vasta Napoleonin hallinnon aikoihin noin 1808.[1]
Vuonna 1772 Pallasille esiteltiin Krasnojarskin läheltä löydetty 680 kilogrammaa painava metallinkappale. Hän kuljetutti sen Pietariin, ja hänen tutkimustensa perusteella se todettiin uuden tyyppiseksi meteoriitiksi. Se nimettiin sekä löytöpaikan mukaan Krasnojarskiksi että tutkijansa mukaan Pallasinraudaksi (Pallas-Eisen). Viimeksi mainitun nimen kivelle antoi saksalainen Ernst Chladni vuonna 1794.
Pallasin tieteellinen tuotanto oli erittäin laaja. Hän kuvasi tieteelle uusina lajeina muun muassa 220 kasvia, 45 nisäkästä ja 78 lintua. Pääosa Pallasin alkuperäisestä tuotannosta on sijoitettu Pietariin Venäjän tiedeakatemian arkistoon.[1]
Pallaksen nimeämien kasvien tieteellisen nimen perässä käytetään nimen jälkeen liittettävää auktorilyhennettäPall..[2]
Pallasin mukaan on nimetty Venäjän Volgogradin alueella sijaitseva Pallasovkan kaupunki, missä on myös hänelle omistettu muistomerkki, ja Pallas-Straße-niminen katu Berliinissä.
Peter Simon Pallasin hautakivi Berliinissä.
Elenchus zoophytorum, sistens generum adumbrationes generaliores et specierum cognitarum succinctas descriptiones, cum selectis auctorum synonymis. van Cleef, Haag 1766.
Lyst der Plant-Dieren, bevattende de algemeene schetzen der geslachten en korte beschryvingen der bekende zoorten. van Paddenburg & van Schoonhoven, Utrecht 1768.
Charakteristik der Thierpflanzen, worin von den Gattungen derselben allgemeine Entwürfe und von denen dazugehörigen Arten kurze Beschreibungen gegeben werden, nebst den vornehmsten Synonymen der Schriftsteller. Rasp, Nürnberg 1787.
Miscellanea zoologica, quibus novæ imprimis atque obscuræ animalum species describuntur et observationibus iconibusque illustrantur. Haag 1766.
Dierkundig mengelwerk, in het welke de nieuwe of nog duistere zoorten van dieren, door naauwkeurige afbeeldingen, beschryvingen en verhandelingen opgehelderd worden. van Paddenburg & van Schoonhoven, Utrecht 1770.
Spicilegia zoologica. Berliini 1767-1777.
Miscellanea zoologica. Leiden 1778.
Naturgeschichte merkwürdiger Thiere. Berliini 1769-1778.
Natuurlyke historie van nieuwe en nog weinig bekende soorten van dieren. van Esveldt & Holtrop, Amsterdam 1779.
Sammlungen historischer Nachrichten über die mongolischen Völkerschaften. Pietari, Frankfurt, Leipzig 1776-1801.
Betrachtungen über die Beschaffenheit der Gebürge und Veränderungen der Erdkugel, besonders in Beziehung auf das Rußische Reich. Hartknoch, Frankfurt 1778.
Novae species quadrupedum e glirium ordine, cum illustrationibus variis complurium ex hoc ordine animalium. Walther, Erlangen 1778.
Observations sur la formation des montagnes et les changements arrivés au globe. Segaud, Pietari 1779.
Linguarum totius orbis vocabularia comparativa. Pietari 1786.
Сравнительные словари всех языков и наречий, собранные десницею всевысочайшей особы. Pietari 1787-1789.
Enumeratio plantarum in horto Procopii a Demidof. Pietari 1781.
Icones Insectorum praesertim Rossicae, Sibiriaeque peculiarium. Walther, Erlangen 1781-1798.
Nordische Beyträge zur physikalischen und geographischen Erd- und Völkerbeschreibung, Naturgeschichte und Oekonomie. Logan, Pietari 1781-96.
Flora Rossica seu Stirpium Imperii Rossici per Europam et Asiam, indigenarum descriptiones et icones. Weitbrecht, Pietari 1784-1788.
Flora Rossica. Frankfurt 1789/90.
Reise durch verschiedene Provinzen des Russischen Reichs. Pietari 1771-1801.
Путешествие по разным местам Российского государства. Pietari 1786-1809.
Voyages de M. P. S. Pallas en différentes provinces de l'empire de Russie, et dans l'Asie septentrionale. Maradan, Pariisi 1788-1793.
Viaggi del signor Pallas in diverse province dell'imperio Russo sino ai confini della China. Sonzogno, Milano 1816.
Observations faites dans un voyage entrepris dans les gouvernements méridionaux de l'empire de Russie, dans les années 1793 et 1794. Martini, Leipzig 1799-1801. & Pariisi 1805.
Bemerkungen auf einer Reise in die südlichen Statthalterschaften des Russischen Reichs, in den Jahren 1793 und 1794. Martini, Leipzig 1799-1803.
Travels through the southern provinces of the Russian empire, performed in the years 1793 and 1794. Ridgway & McMillan, Lontoo 1803. & Stockdale, Lontoo 1812.
Voyages en Sibérie, extraits des journaux de divers savans voyageurs. Bern 1791.
An account of the different kinds of sheep found in the Russian dominions and among the Tartar hordes of Asia. Chapman, Edinburgh 1794.
Краткое физическое и топографическое описание Таврической области. 1795.
Tableau physique et topographique de la Tauride. Pietari 1795.
Physikalisch-topographisches Gemählde von Taurien. Logan, Pietari 1796; Leipzig 1806.
Tagebuch einer Reise, die im Jahr 1781 von der Gränzfestung Mosdok nach dem innern Caucasus unternommen worden. Logan, Pietari 1797.
Plantae novae ex herbario et schedis defuncti Botanici Ioanni Sievers, Hannoverani, descriptae, Nova acta Academiae Scientiarum Imperialis Petropolitanae, Pietari 1797.
Species astragalorum. Martini, Leipzig 1800.
Illustrationes plantarum imperfecte vel nondum cognitarum. Leipzig 1803.
Description du Tibet, d'après la Relation des Lamas Tangoutes, établis parmi les Mongols. Bossange, Masson & Besson, Pariisi 1808.
Animalia monocardia seu Frigidi sanguinis imperii Rosso Asiatici. 1811.
Zoographia Rosso-Asiatica, sistens omnium animalium in extenso Imperio Rossico et adiacentibus maribus observatorum recensionem, domicilia, mores et descriptiones anatomen atque icones plurimorum. Pietari 1831.
