Осенью 1891 года он был назначен приват — доцентом по кафедре физики в Московский университет.
В 1893 году Б. Б. Голицын уехал снова в Страсбург. По приезде в Страсбург он вновь принимается за научную работу. Этот год оказался годом начала научных успехов Б. Б. Голицына. Его научные заслуги получают все более и более широкое признание. Осенью 1893 года его приглашают занять кафедру физики в Юрьевском университете, и вскоре после этого, в том же году он был избран Академией наук в адъюнкты по кафедре физики и переселился в Петербург.
Избрание в академию дало возможность Б. Б. Голицыну проявить свои научные дарования. После нескольких физико — ме- теорологических работ, явившихся результатом его участия в экспедиции на Новую Землю для наблюдений за полным солнечным затмением в 1896 году, Б. Б. Голицын обращается к исследованиям по сейсмометрии, которые и принесли ему мировую известность. В 1900 году в Академии наук была учреждена Постоянная сейсмическая комиссия для наблюдений как над близкими, так и над удаленными землетрясениями. Дело в том, что в начале 1889 года геодезист Ребер — Пашниц установил в подвале Потсдамской обсерватории горизонтальные маятники, чтобы следить за периодическими колебаниями отвесной линии под влиянием лунно — солнечного притяжения. 18 апреля 1889 года на плавной кривой, которую воспроизводил маятник, появились сильные колебания, длившиеся в течение полутора — двух часов. Вскоре телеграф принес известие, что за несколько минут до начала этих колебаний произошло разрушительное землетрясение в Японии, на расстоянии около 9000 километров от Потсдама. Естественно было высказать гипотезу, что указанные колебания были вызваны проходящими упругими волнами, возникшими в земной коре под влиянием землетрясения и распространявшимися через внутренние твердые слои Земли. Эта гипотеза подтвердилась, и была установлена возможность регистрировать землетрясения с очень больших расстояний.
Б. Б. Голицын принял живейшее участие в работах сейсмической комиссии, предвидя широкое развитие и большое практическое значение нарождающейся новой науки — сейсмологии.
В конце ноября 1906 года Б. Б. Голицыным в подвале Пулковской обсерватории была открыта временная сейсмическая станция. В течение первых 40 дней было зарегистрировано 14 землетрясений, причем несомненным образом выяснились огромные преимущества новых, предложенных Б. Б. Голицыным сейсмографов. Сейсмограммы этих приборов дали отчетливую запись и показали отдельные фазы землетрясений, соответствующие приходу различных типов сейсмических волн.