Во время Русско-шведской экспедиции на Шпицберген Ф. Н. Чернышев проводил широкую программу астрономо-геодезических, топографических, метеорологических, физико-географических, геологических и палеонтологических исследований. В географическом отношении большое значение имели постоянные магнитные и метеорологические наблюдения, а также работы по изучению северных сияний. В трех местах маршрутами был впервые пересечен Западный Шпицберген, в результате чего было получено много новых данных о совсем неисследованных его областях. В Стурфиорде по указаниям Ф. Н. Чернышева проводились постоянные промеры глубины залива, что позволило получить новые гидрографические сведения. Ф. Н. Чернышев на основе собственных геологических исследований объяснил рельеф архипелага.
В начале 1903 г. Ф. Н. Чернышев совершил экспедицию в Ферганскую область для выяснения причин и последствий землетрясения, происшедшего 3 декабря 1902 г. в г. Андижане. В состав экспедиции входили М. М. Бронников, В. Н. Вебер, А. А. Фаас, К. В. Марков, Б. Я. Корольков. Затем Ф. Н. Чернышев проехал через Алайский хребет, чтобы ознакомиться с последствиями Кашгарского землетрясения (9 августа 1902 г.). Итогом этой экспедиции, кроме геологических исследований, стал доклад Ф. Н. Чернышева на заседании Центральной сейсмической комиссии 20 мая 1903„ г. с предложением об устройстве в Оше, Намангане, Новом Маргелане, Верном и Кашгаре сейсмических станций. Комиссия одобрила это предложение. Высокую оценку этой кратковременной работе Ф. Н. Чернышева в Средней Азии дал В. А. Обручев: «Хотя в многочисленных трудах Ф. Н. имеются лишь три, в заголовках которых названы азиатские местности, имя его не исчезнет из истории научного завоевания Азии» [38].
Велики заслуги Ф. Н. Чернышева и в деле организации географических исследований. Эти возможности давали ему не только важные посты — председателя Отделения физической географии Географического общества, директора Геологического комитета, ученого секретаря Минералогического общества, которые он занимал, но и высокий авторитет, завоеванный им собственными исследованиями в экспедициях: «Создав себе широкую популярность этими исследованиями, Ф. Н., естественно, явился центром, к которому начали стекаться материалы, собранные самыми различными исследователями: специалисты-геологи, молодые начинающие путешественники, практики-инженеры, чиновники архангельских губернаторов, купцы и т. д.— все приходили к нему, приносили то, что им казалось заслуживающим интереса. Такими чисто случайными силами исследована была, например, Болынеземельская тундра, которая на первой карте, изданной Геологическим комитетом, была обозначена как полная terra incognita. Здесь начал свои работы фанатик русского Севера Журавский, доставивший в Петроград сначала небольшие геологические материалы. Как только об этом узнал Ф. Н., он очень заинтересовался ими, и вскоре в этот район при его поддержке отправилась экспедиция, снаряженная Журавским и Рудневым, материалы которой были просмотрены Ф. Н., а затем Журавский снова посетил эту местность постоянно при поддержке и указаниях Ф. Н. Здесь же начались работы Кулика, при содействии Минералогического общества (секретарем которого был Ф. Н.), продолжающего их до сих пор. Можно упомянуть также о трудах Едемского, работавшего в соседнем районе. Ф. Н. из всего этого более или менее случайного материала сумел получить так много, что на только что изданной международной карте Европейской России Болынеземельская тундра показана с достаточной подробностью только на основании этих материалов» [39].
При содействии Ф. Н. Чернышева были осуществлены экспедиции Б. М. Попова на Кольский полуостров, . М. Кругловского на северный остров Новой Земли, широкая программа изучения Болынеземельской тундры. Эти экспедиции снаряжались Минералогическим обществом. После смерти Ф. Н. Чернышева дирекция общества вынесла постановление о продолжении «в память своего незабвенного секретаря» всех его геологических и географических начинаний и прежде всего изучения Болынеземельской тундры, которая его особенно интересовала.
Исключительно активной была деятельность Ф. Н. Чернышева в Русском географическом обществе, объединявшем более тысячи членов и обладавшем солидным капиталом, позволявшим снаряжать крупные экспедиции в отдаленные и малоисследованные районы.