Участие в этих экспедициях значительно расширило научный кругозор Ширшова. Начав изучение водорослей, Петр Петрович постепенно распространил круг своих интересов от изучения речной флоры к морской флоре и затем перешел на работы широкого биолого-географического профиля. На основе обработки материалов первых полярных экспедиций Ширшов опубликовал несколько эколого-географических научных статей.
Переломным моментом в жизни П. П. Ширшова как научного работника явилось участие в исторической экспедиции 1932 г. на ледокольном пароходе «А. Сибиряков», о которой мы уже говорили. Петр Петрович был назначен гидробиологом экспедиции. Здесь произошла его встреча с корифеями советской полярной науки — О. Ю. Шмидтом и В. Ю. Визе. Именно их Петр Петрович считал своими главными учителями и наставниками и через всю свою жизнь бережно пронес горячее чувство любви к ним и глубокой благодарности. Именно под их руководством и в повседневном общении с ними в течение длительного рейса молодой ученый окончательно утвердился в избранном пути полярного океанолога. Много пользы извлек для себя в этом рейсе Ширшов и от постоянного общения с другими научными работниками экспедиции.
За время этой экспедиции Ширшов работал с большим увлечением и использовал каждую возможность, чтобы опустить с борта корабля в студеные морские воды планктонные сети: ведь ему представился такой редкий случай — провести сбор мельчайших морских организмов в летний сезон почти во всех морях Арктики. Но его интересовал не только видовой состав и количество собираемого планктона. Ширшов считал планктон индикатором океанографической и промысловой характеристики района.
— Для того чтобы знать, есть ли в этом районе моря рыба и в каком количестве, — говорил Ширшов собравшимся возле его планктонной сетки любопытствующим соплавателям, — совсем не обязательно ее добывать. Достаточно поймать планктон, которым питается промысловая рыба, чтобы определить, выгоден ли этот район для эксплуатации его богатств…
Но не только наукой занимался Ширшов в экспедиции. Он одним из первых включался в общесудовые работы, когда объявлялся аврал. Например, когда в Чукотском море корабль попал в дрейфующий лед и потерял лопасти винта, то потребовалось срочно загрузить носовую часть и поднять над водой конец гребного вала, чтобы заменить винт. На авральные работы были подняты все участники рейса — экипаж и экспедиционный состав во главе с О. Ю. Шмидтом, началась перегрузка из кормового трюма в носовой каменного угля и всех грузов. Петр Петрович показал себя заправским грузчиком.