Для того, чтобы расширить пространства, охваченные метеорологическими наблюдениями, Воейков написал специальную, понятную любому читателю статью, которая была по просьбе Метеорологической комиссии перепечатана большинством российских газет. В статье Воейков рассказал о важности всех наблюдений за погодой и призвал всех, кто может, откликнуться на призыв ученых помочь сбору материалов, необходимых метеорологам.
Обращение Воейкова нашло отклик.
Полученные и обработанные им материалы составили содержание большого сборника «Статей метеорологического содержания действительного члена РГО А. И. Воейкова».
Возвращение Воейкова из-за границы совпало с реорганизацией центрального научного метеорологического учреждения страны – Главной физической обсерватории. Она была передана в ведение Академии наук. Воейков получил весьма лестное для него предложение стать одним из руководителей обсерватории, но как раз в этот день он и его брат Дмитрий получили сообщение о доставшемся им большом наследстве. Забыв даже сообщить об отказе от места, Воейков незамедлительно отправился в поместье умершего дяди для оформления необходимых бумаг. Радовало его не то, что он вдруг стал состоятельным помещиком, радовала его появившаяся возможность свободно путешествовать и заниматься наукой.
Получив свою часть наследства, Воейков мог считать себя обеспеченным, даже богатым человеком.
Как бы проверяя свои возможности, в 1872 году он объехал Галицию, Буковину, Молдавию, Валахию, Трансильванию и Венгрию, везде обращая внимание на местные почвы, особенно на чернозем, а в следующем году отправился уже в большое путешествие.
Следуя в Северную Америку, Воейков останавливался по пути в Вене, Берлине, Готе, Утрехте и Лондоне.
Он и раньше бывал в этих городах, но сейчас Воейков прибыл в Европу не как частное лицо, а как официальный представитель Русского географического общества. Теперь он обладал определенными полномочиями, подтвержденными письмами от достаточно известных людей. Благодаря этому, он везде сразу мог включаться в интересующую его работу. В Готе, например, он выполнил работу, посвященную атмосферной циркуляции, а в Америке в Смитсоновском институте подготовил к публикации рукопись покойного профессора Коффина, занимавшегося ветрами земного шара. Свои материалы профессор Коффин черпал из судовых журналов парусных кораблей, постоянно пересекавших Атлантику, Тихий и Индийский океаны во всех направлениях. Капитаны парусников прекрасно знали направление и силу океанских ветров и весьма тщательно фиксировали любое их изменение. За три месяца, проведенных в Вашингтоне, Воейков не только закончил работу профессора Коффина, но и дополнил ее важными сведениями о ветрах России.
В растянувшемся на долгое время путешествии Воейков побывал в Канаде, в Юкатане, в Мексике. Поездка в Гватемалу позволила ему обобщить богатые наблюдения над природой тропического пояса. Из Гватемалы Воейков отправился в Панаму, затем морем обогнул всю Южную Америку, поднявшись до устья Амазонки. Только вспыхнувшая в тех краях лихорадка помешала ему совершить путешествие по величайшей реке мира.
Ненадолго отдохнув в России, Воейков снова отправился в путь.
Из Индии он перебрался на остров Яву, с Явы – в Южный Китай. Из Китая – в Японию.
В 1877 году Воейков получил степень доктора физической географии. В том же году его пригласили на место доцента Петербургского университета.
Поселился Воейков в Петербурге на 2-й линии Васильевского острова.
Чудаковатого рассеянного человека обитатели этих мест скоро стали узнавать в лицо. Воейков мог в холодный день выскочить с приборами к проруби, и как был, без пальто, без шапки, заняться измерениями температуры воды в зимней Неве. У себя на даче Воейков любил ходить босиком и загорал только раздевшись донага. Будучи убежденным вегетарианцем, постоянно носил при себе фрукты и орехи, неустанно поедая их в течение всего дня.
Прекрасный портрет ученого оставил Л. С. Берг, встретивший ученого в 1911 году в Батуми.