22 июня 1931 г. Дальневосточный краевой исполнительный комитет Хабаровска выдает молодому ученому удостоверение, в котором, в частности, указывается, что «Начальник отряда Нижне-Амурской геологической экспедиции Академии наук СССР тов. Ефремов Иван Антонович командируется в Эворон-Лимурийский район во главе отряда экспедиции для производства геологических работ. Предлагается всем организациям оказывать всяческое содействие отряду экспедиции в его работе». Из Хабаровска Ефремов спускается на пароходе по Амуру до глухого таежного с. Пермского и дальше на лодке до устья р. Горин, исследует долину этой реки, включая район оз. Эворон. В 1932 г. па месте с. Пермского (в 1888 г. здесь было всего 27 дворов) начнется строительство города Комсомольска-на-Амуре.
Еще одно командировочное удостоверение И. А. Ефремов получил 14 июля 1932 г. от Восточно-Сибирского краевого исполнительного комитета Иркутска: геолог Ефремов в качестве начальника отряда «по изысканиям железнодорожной линии Лена-Бодайбо-Тында… командируется для производства изысканий от р. Олёкмы и до пос. Тында. Предлагается всем советским организациям оказывать полное содействие в выполнении возложенного на начальника задания». В задачу экспедиции, как позднее отмечал Иван Антонович, входила маршрутная геологическая съемка этого наиболее краткого и удобного для прокладки железнодорожной трассы участка. Проделав 600 км по рекам Нюкже, Верхней Ларбе и ее притоку — Аммуначе, затем преодолев перевал, отряд Ефремова спустился в долину р. Гсткан и достиг Тынды. Участники похода задержались на старте, и поэтому двигаться пришлось с максимальной скоростью. Последнюю треть пути Ефремов и его спутники шли по глубокому снегу и при морозах до -28°. В наши дни один из отрезков БАМа проложен по маршруту отряда Ефремова.
Немаловажное значение для освоения районов БАМа имела работа Верхне-Чарской геологической партии Ефремова в сезон 1934 г. и в январе 1935 г. Партия исследовала Олёкма-Чарское нагорье, занималась поисками и оценкой нефтеносных структур и месторождений других полезных ископаемых. В число спутников И. А. Ефремова входили: петрограф А. А. Арсеньев, коллектор Лесючевская и студент Ленинградского университета Нестор Иванович Новожилов, впоследствии известный палеонтолог, участник многих ефремовских экспедиций.
Эта экспедиция была одной из труднейших в жизни Ефремова. Непредвиденные задержки отодвинули начало работ почти до ледостава. Стужа и ледяной ветер сопровождали плавание баркаса по порогам Олёкмы вниз до якутского поселка Куду-Кюель, расположенного в 120 км от ее устья. От поселка на оленях участники похода перевалили в долину р. Токко, исследовали ее и затем, достигнув бассейна р. Чары, разделились на три отряда для проведения маршрутных съемок. Нередко они велись при температуре -40°. Закончив работу в середине января 1935 г., отряды собрались в Могоче. Общая протяженность маршрутов составила более 2700 км, что втрое превышало задание. Экспедиция зафиксировала районы находок углей, рудопроявления меди и железа. По результатам маршрутных съемок И. А. Ефремов и А. А. Арсеньев составили геологическую карту Олёкмо-Чарского нагорья и западной части Алданской плиты. Впоследствии карта была использована для составления Большого советского атласа мира.