В конце 1921 года Вернадский основал в Москве Радиевый институт, продолжал заниматься проблемами геохимии, разрабатывал учение о геологической роли живого вещества. Вскоре он уезжает читать лекции во Франции. Здесь в Сорбонне он работает до 1926 года, публикует лекции по геохимии, биогеохимии, химии моря, эволюции жизни, о геохимической деятельности и будущем человека. Вернувшись же в Россию, Вернадский издает самую, пожалуй, знаменитую свою работу — «Биосфера».
Пришло время остановиться на научных идеях Вернадского. Его нередко — и справедливо — называют «Ломоносовым XX века». Трудно назвать такую область естествознания, которая так или иначе не была бы затронута гениальным ученым. И особое место в его биографии занимают 1916–1926 годы. В этот период завершается в основных чертах формирование учения о живом веществе, биогеохимии как новой научной дисциплине и учения о биосфере как целостной общебиологической и геологической концепции. Этим разделам своих научных изысканий Вернадский посвящает большую серию работ под общим названием «Живое вещество в земной коре и его геохимическое значение», упомянутую уже книгу «Биосфера», ряд статей и заметок, опубликованных в отечественной и зарубежной печати, а также разделы монографии «Геохимия», опубликованной в 1924 году в Париже на французском языке, большое число (завершенных и оставшихся неоконченными) заметок, набросков, писем, сохранившихся в рукописных вариантах.
В системе биокосмических воззрений Вернадского ключевое положение занимает понятие живого вещества — совокупности всех растительных и животных организмов планеты. Он настаивал на том, что живые организмы являются компонентами земной коры, столь же естественными и «равноправными», как минералы и горные породы, но намного превосходящими последних по своей геологической активности, что особенно ярко проявляется в деятельности человечества — составной части живого вещества планеты. Таким образом, живое вещество становилось объектом геологии, появлялась новая наука — биогеохимия, изучающая, в частности, влияние живых организмов на формирование земной материи. «Без организмов не было бы химических процессов на Земле. Во все циклы входят неизбежно организмы», — это слова Вернадского.
Владимир Иванович обращал внимание на то, что живое вещество может иметь такие общие свойства, которые не присущи отдельным его компонентам (это тесно связано с современными физическими представлениями о системах). Так, Вернадский выделял такие свойства живого вещества, как массу, геохимическую энергию и т. д. Жизнь, по мнению Вернадского, подчинена тем же общим законам, каким подчинена и мертвая материя, и столь же извечна, как и мертвая материя.
Концепция биосферы, с которой неразрывно связано имя Вернадского, была тесно связана с положениями о живом веществе. Идея биосферы в общем виде была высказана им еще в середине 80-х годов XIX века в докладе на заседании студенческого научно-литературного общества Петербургского университета. Заключая доклад, Вернадский говорил: «Живая материя скопилась в виде тонкой пленки на поверхности земного сфероида: вверх, в атмосферу, она едва достигает верст 8-10; вниз, в глубь земного шара, — еще меньше». В 1926 году теория биосферы была уже в общих чертах разработана, что и нашло отражение в монографии. Вернадский назвал оболочку Земли, где протекают биохимические процессы. Оболочка эта тесно связана с другими сферами, формируется под их влиянием, но и сама влияет на них. Так атмосфера, по сути, является результатом геохимической деятельности биосферы. Учение о биосфере, как о мегакосмической системе, оказало влияние на развитие целого ряда наук — биоэкологии, биогеоценологии, экологической биогеографии, биогеологии, геогигиены, медицинской экологии, геохимической экологии, морской биологии. Здесь недаром указано столько экологических наук. Наука о биосфере подталкивала к иному пониманию роли природы в жизни человека как части этой природы, необходимости соблюдения экологического баланса, зависимости планеты от состояния биологической оболочки. Слишком много, как оказалось, в жизни Земли связано с живым веществом и его деятельностью. А человек в данном случае тоже оказывался вовлеченным в преобразование планеты, был ответственен за нее, как наиболее высокоразвитое существо. Для полного осмысления значения человечества для планеты Вернадским была разработана и теория ноосферы.