В сентябре 1888 года Обручев едет в Иркутск, где его ждет первая в Сибири государственная должность геолога. Его пятитомная «История геологического исследования Сибири» завершилась в 1949 году и была отмечена Государственной премией СССР. После опубликования серии статей о его исследованиях Закаспийской области, он получает несколько наград и избирается действительным членом Русского географического общества. Летом 1890 года Обручев отправляется из Иркутска на север, для изучения золотоносного района, расположенного в бассейне рек Витима и Олекмы. В следующее лето он повторяет поездку на Олекмо-Витимские прииски, а затем получает предложение от Русского географического общества принять участие в экспедиции известного путешественника Г.Н. Потанина, направляющегося в Китай и Южный Тибет. Шесть недель изучал Обручев Средний Наньшань. Он уточнил расположение трех известных горных хребтов и открыл четыре новых. Здесь же им найдено и обследовано две небольших реки, не обозначенных на карте, обнаружены большие залежи каменного угля.
В Петербург Обручев вернулся в 1894 году уже всемирно известным ученым. Его письма из Китая, статьи и путевые очерки печатались в газетах и журналах. Парижская академия наук наградила его премией П. А. Чихачева. Через год Обручев получил премию имени Н. М. Пржевальского, а еще через год - высшую награду Русского географического общества - Константиновскую золотую медаль.
В 1901 году Владимир Афанасьевич в третий раз отправился в Сибирь, чтобы продолжить изучение Ленского золотоносного района. Он согласился на предложение директора вновь открытого в Томске технологического института занять кафедру геологии и организовать горное отделение. По приезде в Сибирь Обручев летом проводит исследования в Ленско-Витимском золотоносном районе и сделал геологическую съемку бассейна реки Бодайбо. На средства, выделенные институтом, в 1905-1906 и 1909 годах он совершил три поездки в пограничную Джунгарию (Синьцзян). Исследование в этом районе, являющемся стыком двух крупных горных систем - Алтая и Тянь-Шаня, позволили ему глубже понять геологическое строение азиатского материка.
Уже в 1918 году в Харькове ему присваивают степень доктора наук без защиты диссертации. Он становится директором геологического института, членом-корреспондентом Российской академии наук и Китайского геологического общества, почетным членом Гамбургского географического общества. В 1929 году он становится Академиком Академии наук СССР, ему присвоена масса премий и званий: во второй раз он получает премию имени Чихачева от Парижской академии наук (1925), Сталинскую и Ленинскую премии (1926), две Государственных премии СССР (1941, 1950) и т.д.
В 1936 году, когда Обручеву было 73 года, он совершил дальнюю поездку на Алтай, где осмотрел месторождение ртути и выходы мраморов; последние предназначались для строительства Московского метрополитена. С 1947 года Обручев почётный президент Географического общества СССР.
Он умер в Москве 19 июня 1956 года в возрасте 92-х лет.