В 1887 г. оставил морскую службу и уехал во Францию, где поступил в Страсбургский университет. Вернувшись в Россию, читал лекции сначала в Московском университете, а затем — в Юрьевском (ныне — Тартуском), где получил звание профессора физики. После известного Верненского землетрясения, произошедшего в 1887 г., учреждена постоянная сейсмическая комиссия, в которой Голицын играл ведущую роль. Именно князь в 1906 г. изобрел первый в мире электромагнитный сейсмограф. В 1911 г. его избрали президентом Международной сейсмологической ассоциации, а в 1913 г. назначили директором Николаевской Главной физической обсерватории. Она существует и поныне, называясь Главной геофизической обсерваторией имени А. И. Воейкова, и занимается исследованиями в области климатологии, динамической метеорологии, аэрологии, актинометрии и физики атмосферы. Во время Первой мировой войны по предложению Б. Б. Голицына создано Военно-метеорологическое управление, которым он и руководил.
Затем Б. Б. Голицын вместе с супругой, княгиней М. Н. Голицыной, переехали на новую квартиру, в доме № 17 на Николаевской улице (с 1918 г. — улица Марата). Поскольку Мария Николаевна была дамой светской, то в их квартире на Адмиралтейской набережной и на Николаевской улице частыми гостями бывали многие представители петербургской интеллигенции.
Переезд, в частности, оказался связан с территориальным расширением Дворянского земельного банка, которое распространилось на дом № 10. Одновременно с изменением фасадов домов № 12–14 техником А. В. Друкером и гражданским инженером К. К. Тарасовым был сооружен над Керченским переулком крытый висячий переход между домами № 10 и № 12.
В советское время съемные квартиры доходного дома превратили в обычные коммуналки. Затем здание передали под Генеральное консульство Германской Демократической Республики (ГДР). Ныне это элитный жилой дом, напротив которого к набережной пришвартован плавучий ресторан «Кронверк». Раньше с этого места открывался открыточный вид на колокольню Петропавловского собора между разведенными крыльями Дворцового моста. Ныне, чтобы это увидеть, надо заплатить деньги владельцам ресторана.
Импозантное здание дворца построено для внука Николая I, великого князя Михаила Михайловича, в 1885–1891 гг. по проекту архитектора М. Е. Месмахера. Его фасад оформлен в стиле итальянского ренессанса (неоренессанса). Высокий цоколь облицован финляндским гранитом, а выше — серым и темно-розовым песчаником. Первый этаж рустован, второй этаж эффектно декорирован парными полуколоннами, а третий этаж — парными пилястрами. Окна арочные, на третьем этаже — сдвоенные. Северо-восточный угол дворца закруглен и опоясан на уровне бельэтажа балконом.
Центр фасада украшен двухколонным портиком, увенчанным скульптурой. Сверху здания идет массивный карниз с балюстрадой. Небольшой двор-курдонер находится у бокового фасада, выходящего в Азовский переулок. Такое его расположение связано с малым размером участка. Дворец был оборудован водопроводом и канализацией, электрифицирован, телефонизирован и даже газифицирован. Подъезды к дому заасфальтировали. Парадные комнаты оформлены в самых разных стилях. Их отделкой занимались воспитанники Училища технического рисования барона А. Л. Штиглица под руководством архитектора М. Е. Месмахера.
Войдя через подъезд со стороны набережной, посетитель попадал в вестибюль, из которого Парадная лестница вела наверх. На первом этаже располагались Большая и Малая приемные, Дубовый кабинет князя, Библиотека. Позднее вестибюль расширили за счет Большой приемной.
На втором этаже располагались личные помещения князя и его супруги — это Гардеробные, Спальни, Ванные комнаты. На половину князя можно было попасть по так называемой Собственной лестнице, а на женскую половину — через Библиотеку.
За работу над проектом дворца и за оформление его интерьеров М. Е. Месмахера наградили орденом Св. Анны II степени.
Сам Михаил Михайлович в этом доме не жил. Причина этого заключалась в том, что в 1891 г. он женился в Италии на графине С. Н. Меренберг, старшей дочери герцога Николая Вильгельма Нассауского и его морганатической супруги, графини Н. А. Пушкиной-Дубельт-Меренберг. Таким образом, она приходилась внучкой поэту А. С. Пушкину. Однако свадьба состоялась без разрешения императора, как требовалось по законам Российской империи для членов Императорской фамилии.