Кроме работ на Урале, Ф. Н. Чернышев занимался геологическим картированием и стратиграфией в областях Центральной России и Поволжья, хотя эти работы были менее систематичны. Весной 1883 г., воспользовавшись случайной задержкой выезда на летние полевые работы на Урал, он отправился на экскурсию по Воронежской, Тульской и Орловской губерниям для сбора коллекции по девонской фауне России. Это поездка позволила ему закончить работу «Материалы к изучению девонских отложений России», основанную на изучении палеонтологических коллекций Н. Г. Меглицкого и А. И. Антонова из окрестностей оз. Колтубан, А. А. Кейзерлинга — из Печорского края и ряда других коллекций, характеризующих девон Европейской России.
В 1887 г. Геологический комитет поручил Ф. Н. Чернышеву геологическое картирование в пределах 95-го листа 10-верстной карты. Территория этого листа была уже закартирована И. В. Мушкетовым, но нужно было изучить левый берег Волги. Кроме того, Ф. Н. Чернышев должен был осмотреть окрестности оз. Баскунчак и гору Большое Богдо, входившие в 94-й лист карты. Ему удалось собрать фауну из пестроцветных пород и на основе ее изучения определить возраст этих пород как триасовый. В известковистых песчаниках, подстилающих каспийские осадки, была найдена обильная юрская фауна. Эти находки позволили внести существенные коррективы в представления о возрасте пестроцветных пород и песчаников Прикаспия.
По материалам работ Тиманской экспедиции 1889-1890 гг. Ф. Н. Чернышевым была составлена Геологическая карта Тиманского кряжа на трех листах в масштабе 1 : 420 000, изданная Геологическим комитетом в 1900 г.
Исключительное значение имели работы по организации систематического картирования Донецкого каменноугольного бассейна, которые велись под руководством Ф. Н. Чернышева, с 1892 по 1898 г. Им были заложены основы последующих успехов детального геологического картирования Донбасса. Ф. Н. Чернышевым и Л. И. Лутугиным был составлен сводный разрез каменноугольных отложений, предложена индексация свит, сохранившая свое значение до наших дней. Крупным достижением по картированию и изучению стратиграфии этого района стало обнаружение Ф. Н. Чернышевым девонских отложений в Донбассе. Он принял активное участие в грандиозном проекте создания 60 планшетов 1-верстной карты Донецкого бассейна — наиболее блестящего достижения отечественной геологической службы дореволюционного периода. Первый выпуск пяти планшетов детальной геологической карты Донецкого бассейна был подготовлен к печати под редакцией Ф. Н. Чернышева 8 апреля 1899 г.
Ф. Н. Чернышев являлся одним из основных авторов Сводной геологической карты Европейской России 60-верстного масштаба, изданной Геологическим комитетом в 1892 г. Составление ее явилось крупным достижением отечественной картографии. Ф. Н. Чернышеву принадлежат на этой карте данные по территории Урала, Тимана и Севера Европейской части России, т. е. областей, в которых он лично занимался геологическим картированием, что позволяло ему критически оценивать материалы других исследователей и вносить в них существенные коррективы.
Велика роль Ф. Н. Чернышева в международных картографических предприятиях. Вместе с А. П. Карпинским, С. Н. Никитиным и А. О. Михальским им была составлена российская часть Международной геологической карты Европы в масштабе 1 : 1 500 000, которая занимала около половины всей международной карты. Уже на V сессии МГК в Вашингтоне в 1891 г. Ф. Н. Чернышев докладывал, что русской картографической подкомиссией закончен сбор всего материала для этой части карты. В 1903 г. Берлинское издательство приступило к печатанию полного выпуска Международной карты Европы на 49 листах, до этого она выходила в свет лишь отдельными листами. На IX сессии МГК в Вене в 1903 г. Ф. Н. Чернышев был избран вторым директором карты, и двум русским представителям — ему и А. П. Карпинскому была объявлена конгрессом благодарность за широкое содействие международному делу. На XI сессии МГК в Стокгольме в 1910 г. в связи с близким окончанием первого издания карты Европы было решено приступить к составлению Международной геологической карты мира и одним из пяти ее директоров был избран Ф. Н. Чернышев.
Таким образом, в области геологического картирования деятельность Ф. Н. Чернышева оказалась весьма результативной как в части реализации программы по геологическому изучению территории России, так и в организации целого ряда крупных картографических обобщений и мероприятий национального и международного характера.