Первая поездка А. Е. Ферсмана за границу сыграла большую роль в его жизни, так как она определила одну из основных тем его последующих работ. В связи с посещением острова Эльбы, где имелись замечательные месторождения драгоценных камней и минералов, связанных с пегматитовыми жилами, у А. Е. Ферсмана пробудился большой интерес к пегматитам, представляющим собой результат кристаллизации остаточных расплавов кислой гранитной (а также и щелочной) магмы, богатых парами диссоциировавшей воды и различных летучих веществ. С пегматитовыми жилами связаны месторождения драгоценных камней, разнообразных слюд, полевых шпатов, оловянного камня, радиоактивных и редких минералов и ряда других, представляющих большой интерес для минералога. А. Е. Ферсман стал изучать замечательные пегматиты и месторождения драгоценных камней Урала, Средней Азии, Украины, Забайкалья.
Параллельно с изучением пегматитов и драгоценных камней А. Е. Ферсман вёл ряд других исследований. Прежде всего, надо отметить его работы, посвященные процессам минералообразования вблизи земной поверхности - в той области земной коры, которая до него была почти не затронута исследованиями минералогов. А. Е. Ферсман изучает интересный минерал полыгорскит, известный под названием горной кожи; оригинальные минералы цеолиты; пишет интересную сводку о магнезиальных силикатах. Эти работы охватывают большой материал полевых наблюдений и химических анализов и широко освещают ряд важных общих вопросов, в частности роль коллоидальных образований в химических процессах, идущих в земной коре. Эти работы впервые возбудили среди минералогов интерес к коллоидной химии, что имело большое теоретическое и практическое значение.
Ферсман возглавляет экспедиции в различные районы страны. В Хибинских тундрах экспедиция под его руководством открыла богатейшие залежи апатита, равных которым в то время не было во всём мире. Переработка апатита на минеральные удобрения решала важнейшую сельскохозяйственную проблему. При непосредственном участии Ферсмана в 1929 г. началось промышленное освоение ценнейшего сырья. Закладывались рудники, появлялись новые посёлки и города. В соседних с Хибинами Монче-тундрах Ферсман обнаружил крупное месторождение никелевых руд, что позволило отказаться от их импорта. В Каракумах он исследовал месторождения серы, на базе которых был основан первый в СССР завод по её производству. Сразу после Октябрьской революции стали закладываться практические основы добычи отечественного радия, причём большая роль в организации работ принадлежала Ферсману.
В 1940 г. Президиум Академии наук создаёт специальную Урановую комиссию. Основные задачи Ферсмана — создание базы уранового сырья, организация поисков новых месторождений урана в стране. В годы Великой Отечественной войны А. Е. Ферсман полностью сосредоточился на вопросах стратегического сырья.
20 мая 1945 года в Сочи академик Ферсман умер.
Главнейшие труды А. Е. Ферсмана: Материалы к исследованию группы полыгорскита, "Известия АН СССР", 6-я серия, 1908, т. II, № 8; Исследования в области магнезиальных силикатов, "Записки АН СССР", отд. физ.-мат., 8-я серия, 1913, т. XXXII, вып. 2; Драгоценные и цветные камни России, т. I, Пг., 1920; То же, т. И; Месторождения, 1925; Химические элементы Земли и Космоса, Пг., 1923; Пегматиты, их научное и практическое значение, т. I; Гранитные пегматиты, "Труды СОПС", 1913, вып. I (3-е изд., М. -Л., изд. АН СССР, 1940); Геохимия, Госхимиздат, Л., 1933-1939, т. I (1933, 1934), т. II (1934), т. III (1937), т. IV (1939); Энергетическая характеристика геохимических процессов, "Доклады АН СССР", 1935, т. II, № 3-4; Цвета металлов, изд. АН СССР, 1936; Геохимические и минералогические методы поисков полезных ископаемых, М. -Л., АН СССР, 1940; Полезные ископаемые Кольского полуострова (современное состояние, анализ, прогноз), 1941; Самоцветы России, Пг., 1921, т. I; Занимательная минералогия, М., 1928 (5-е изд., 1937); Воспоминание о камне, М., 1940 (2-е изд., АН СССР, 1945).