Дипломной работой Шубина было оригинальное исследование по теоретической физике. По рекомендации академика Л.И. Мандельштама, Семен Петрович поступил в аспирантуру МГУ. В 1932 году был направлен на работу в город Свердловск, где тогда создавались первые научные институты: Уральский физико‑технический (ныне Институт физики металлов Уральского отделения Академии наук) и Уральский физико‑механический институт, отделом теоретической физики этого института и заведовал Семен Петрович до ареста в апреле 1937 года.
Для провинциального Свердловска приезд в 1932 году молодого ученого, интеллигента, было целым событием в культурной жизни. Ведь это был человек не только больших научных способностей, но и высокой общечеловеческой культуры. Кроме физики и математики Шубин С.П. серьезно интересовался содержанием наук как в области естествознания, так и в области социальных и гуманитарных дисциплин; он хорошо знал историю России и зарубежных стран, разбирался в искусстве, в компании читал наизусть стихи А.С. Пушкина, А. Блока, В. Брюсова, К. Бальмонта…
Семен Петрович был не только высококвалифицированным ученым, но и талантливым педагогом. Его лекции, к которым он всегда тщательно готовился, неизменно были целым событием культурной жизни физико‑технического и физико‑механического институтов.
Последние полтора года жизни С.П. Шубин провел в свердловской тюрьме и в лагерях на Колыме. Как удалось узнать его семье, собирая по крупицам сведения от людей, сидевших с ним в лагере и по счастливой случайности оставшихся живыми, он, в тяжелейших условиях застенков, благодаря своему общительному характеру, светлому и ясному уму, продолжал делиться знаниями о науке и культуре со своими товарищами по несчастью. Перенося со своими сокамерниками ужасы тюремного быта, он пытался облегчить их существование, читая наизусть большими отрывками ≪Евгения Онегина≫ (вот когда пригодилась ему любовь к поэзии) и популярный курс физики.
В лагерях Колымского края известность профессора Шубина разносилась по приискам и лесоповалам. В частности, один из выживших и попавших на свободу заключенный Магаданских лагерей, рассказывал позднее, что, когда профессор Шубин умер, из лагеря в лагерь разносилась эта горькая весть. Только горстка магаданской земли, что привезли из местечка Атки две его дочери и прикопали в могилу матери — супруги Семена Петровича Любови Абрамовны — осталась от будущего светила российской науки…
К Генеральному прокурору с требованием пересмотра дела Семена Петровича Шубина 1 марта 1955 года обратились и его коллеги‑ученые. «Мы, ниже‑подписавшиеся: академик И. Е. Тамм, академик И, К. Кикоин, академик Г. С. Ландсберг и член‑корреспондент Академии наук СССР С. В. Вонсовский, — считаем своим общественным и научным долгом дать настоящий отзыв о научной деятельности покойного доктора физико‑математических наук профессора Семена Петровича Шубина, о реабилитации которого в настоящее время возбуждается ходатайство.
…В своих научных работах С. П. Шубин занимался исследованием квантовой теории твердого тела. Среди его наиболее выдающихся работ следует отметить исследование по квантовой теории фотоэлектрического эффекта в металлах (1931 г., совместно с акад. И. Е. Таммом), которое положило начало современной теории этого весьма важного физического свойства металлов. Результаты этой работы вошли во все монографии по атомной теории металлов. Большой интерес представляют работы С. П. Шубина (а позже и его учеников) по теории оптических свойств металлов и полупроводников по полярной модели металлов (1935 г.), которая впервые позволила с единой точки зрения подойти к объяснению электрических, оптических и магнитных свойств металлов, по атомной теории ферромагнетизма, по основным вопросам статистической механики и ряду других вопросов теоретической физики.
Ценность содержания научной деятельности С. П. Шубина была столь очевидна, что в 1935 году ему присуждена без защиты диссертации ученая степень доктора физико‑математических наук и ученое звание профессора теоретической физики в возрасте 27 лет…
…В последние годы его жизни он начал также усиленно работать в области квантовой теории поля, он был полон творческих замыслов в этой важной области современной физической науки.
…Идеи и направления исследований в области атомной теории твердого тела, заложенные С. П. Шубиным в 1933–1937 годах, продолжали и продолжают развиваться многочисленным коллективом физиков‑теоретиков, его учеников и учеников его учеников на Урале в Свердловске, в Киеве и других городах Советского Союза.
Крупные научные дарования С. П. Шубина и полученные им за короткий срок важные научные результаты показывают, что в лице С. П. Шубина мы потеряли первоклассного ученого.
Полная общественно‑политическая реабилитация С. П. Шубина не только явилась бы актом справедливости по отношению к покойному ученому, но открыла бы возможность широкого использования его научного наследства, что несомненно явится ценным приобретением для советской науки…»