Rozpoczęła się trwająca kilkadziesiąt lat kariera zawodowa Szokalskiego w Marynarce Wojennej Imperium Rosyjskiego, ale także kariera naukowa – młody człowiek miał w końcu czas i pieniądze na poświęcenie się pracy badawczej, która jednocześnie stanowiła jego wielką pasję.

W 1904 roku Szokalski został przyjęty w poczet członków Królewskiego Towarzystwa Geograficznego. Dziesięć lat później (1914) został wiceprzewodniczącym Rosyjskiego Towarzystwa Geograficznego, a w 1917 został przewodniczącym tej organizacji (pełnił tę funkcję do 1931 roku).

W 1923 roku został członkiem korespondentem, a w 1939 – członkiem honorowym Akademii Nauk ZSRR.

Od 1907 roku Szokalski prowadził w Centralnym Zakładzie Hydrografii studia nad morzami sąsiadującymi z terytorium Rosji, jak również nad wszystkimi oceanami świata. Sformułował wówczas koncepcję „światowego oceanu” (ros. Мировой океан), wskazując, że wszystkie oceany są jedynie częściami składowymi jednej wielkiej całości, jak również zauważając silne powiązania, które występują pomiędzy nieraz bardzo odległymi od siebie masami wody. Wyniki swoich wieloletnich badań podsumował w swojej najważniejszej pracy naukowej pod tytułem: „Oceanografia” (ros. Океанография), która została wydana w 1917 roku.