По окончании подготовки к профессорской деятельности Михаил Андреевич Шателен в 1893 году был избран по конкурсу профессором Петербургского электротехнического института. Он становится первым в России профессором по кафедре электротехники, приняв на себя ответственную задачу преподавания этой новой самостоятельной отрасли науки. Правильно оценив значение и роль лабораторного процесса в преподавании электротехники, Михаил Андреевич связал организацию первой русской электротехнической кафедры с созданием первой учебной электротехнической лаборатории. В этом отношении Шателен шел совершенно самостоятельным путем.
Будучи организатором первой электротехнической кафедры и учебной лаборатории, Михаил Андреевич стал и первым автором электротехнических курсов: «Электрические измерения», «Общая электротехника» и «Переменные токи». Это были первые русские учебники по электротехнике. Учебников по теории переменных токов в то время не было и за границей.
Не ограничиваясь научно-педагогической работой в электротехническом институте, Михаил Андреевич ставит самостоятельное преподавание электротехники в Горном институте и руководит им до 1912 года.
С именем Михаила Андреевича Шателена связано создание и вся последующая жизнь одного из крупнейших высших технических учебных заведений в России — Ленинградского политехнического института имени М. И. Калинина, к организации которого он был привлечен в качестве профессора и декана электромеханического факультета в 1901 году и где работает до настоящего времени.
Своей работой в политехническом институте Михаил Андреевич способствовал созданию и развитию одной из сильнейших школ русских электротехников, утвердившей высокие традиции русской электротехнической науки и давшей стране крупных ученых и виднейших инженеров-электриков.
В 1931 году Михаил Андреевич был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР и здесь также проявил большую энергию в разработке различных технических вопросов, связанных с электрификацией.
Виднейший теоретик, он с особенной охотой останавливался на тех сторонах науки, которыми она соприкасается с жизнью. Из выполненных им в академии работ особенное значение имели работы по выбору рода тока для электрификации железнодорожного транспорта и по аккумуляторной тяге на безрельсовом транспорте.
В Энергетическом институте Академии наук СССР Шателен руководил бригадой по изучению молнии. Это было продолжением той работы, которую он, по своей инициативе, начал еще в Главной палате мер и весов, организовав там изучение связи между ионизацией воздуха и поражаемостью различных мест молнией. Он своевременно предвидел то большое значение, которое будут иметь подобные исследования для рационального устройства и эксплуатации линий электропередачи.
С 1932 года Михаил Андреевич принял активное участие в работе Энергетического института Академии наук СССР имени Г. М. Кржижановского в качестве заместителя директора по научной части и председателя Ученого совета.
Шателен не только участник разработки плана электрификации, но и один из деятельных участников реализации плана ГОЭЛРО. Он заместитель председателя Центрального электротехнического совета и затем председатель его ленинградского отделения, где возглавляет экспертную работу и работу по составлению электротехнических правил и норм. Одновременно Михаил Андреевич в качестве члена Научно-технического совета активно участвовал в строительстве таких крупных электрических станций, как «Красный Октябрь», Волховская гидростанция и Нижнесвирская гидростанция.
За заслуги в области инженерной деятельности Ленинградский политехнический институт в 1923 году присудил Шателену звание почетного инженера-электрика.
В последующие годы Михаил Андреевич при строительстве Днепровской гидростанции принимает активное участие в экспертизе этого крупнейшего сооружения.
Днепровская гидроэлектростанция, как и Волховстрой, является блестящим примером комплексного решения проблемы улучшения судоходства и использования водной энергии.
Среднее течение Днепра окаймлено обрывистыми берегами высотою до тридцати сажен. Гранитные гряды на каждом шагу прорезывают здесь русло реки сплошными «лавами». Такая «лава», усеянная огромными камнями, загораживающая все русло реки, и называется «порогом». Самый грозный и самый большой из днепровских порогов уже прозвищем своим, — его прозвали Ненасытецким, или Разбойником, — свидетельствует об опасности, которую он издревле представлял для судоходства.
Не только большие суда не могли проходить здесь. Переправиться через Ненасытецкий порог даже на лодке было большим искусством.