Первыми экспедициями будущего исследователя были походы в долину р. Суган (Партизанска) и р. Судзухе, оз. Ханка, в район зал. Святой Ольги. Спутники его, как правило, оставались постоянными — добровольцы из солдат Владивостокского гарнизона. После окончания русско-японской войны в декабре 1905 года Арсеньев был направлен в Хабаровск, в штаб Приамурского военного округа и был прикомандирован к генерал-квартирмейстерской части штаба округа для производства рекогносцировочных работ.
Благодаря многим из них после 1905 года В.К. Арсеньев притворил в жизнь изучение северных районов Приморья — от хр. Сихотэ-Алинь до Японского моря. Его путешествия 1906-1910 гг. стали всемирно известными. Владимир Клавдиевич предпринял три сложнейшие экспедиции в горную область Сихотэ-Алинь. Первая экспедиция 1906 года проводилась им в южной части Сихотэ-Алинь. Арсеньев 9 раз пересекал водораздел. Во время второй экспедиции 1907 года в центральную часть Сихотэ-Алиня наш путешественник пересек его 4 раза. Третья экспедиция, начатая в 1908 году, осуществилась в северной части главного хребта.
Зимой 1900-1911 гг. Арсеньев приезжал в Москву и Петербург, где выступал с докладами в Русском Географическом обществе, Обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии. Блестящие по форме и содержанию доклады его вызвали огромный интерес к Дальнему Востоку.
Здесь он встретился с известными деятелями и учеными: В.В. Радловым, Д.А. Семеновым Тян-Шанским, Ю.М. Шокальским, С.Ф. Ольденбургом, Д.Н. Анучиным, В.В.Богдановым, А.Н. Максимовым и П.К. Козловым, только что возвратившимся из своего путешествия в Центральную Азию.
По возвращении в 1911 году в Хабаровск Арсеньева назначают директором краевого музея, который в то время был в полном запустении. В этой должности он пробыл вплоть до 1918 года.
В 1911 году Владимир Клавдиевич по заданию генерал-губернатора предпринимает экспедицию на побережье Японского моря к северу от залива Святой Ольги. Задача ее заключалась в борьбе с хищническим иностранным заболеванием, которое приводило к массовому истреблению ценного пушного зверя в крае. Экспедиция началась в июне 1911 года с р. Нахтоху, затем путешественники двинулись к югу, изучая реки Нахтоху, Холопку, Сунерх, Каньчжу, Кулаху, Тахобо, Кусун и Соен, и закончилась в заливе Джигит в ноябре того же года.
В 1912 году также по заданию генерал-губернатора Арсеньев совершает экспедицию в Никольск-Уссурийский и Иманский уезды, Ольгинский и Заольгинский станы для борьбы с хунхузами, грабившими местное население, особенно в приграничной зоне.
В то же время Владимир Арсеньев неплохо продвигался по службе: в апреле 1911 года В.К. Арсеньев был переведен в ведомство Главного управления землеустройства и земледелия с сохранение звания штабс-капитана, в 1912 году — уже произведен в капитаны, в 1913 году — в подполковники.
В 1916 году Арсеньев посетил Манчжурию. Там, в Харбине, по приглашению Русского общества ориенталистов он выступил с рядом докладов о своих исследования.
После февральской революции В.К. Арсеньев, как хорошо знавший нужды коренного населения Дальнего Востока, назначается комиссаром по инородческим делам в Приамурском крае. Одновременно он продолжает исследовательскую работу и с июня 1917 года по февраль 1918 года совершает экспедицию в бассейн среднего течения Амура для обследования бассейна р. Тунгуски. Экспедиция получила название «Олгон-Горинская» (или «Кур-Олгонская»), т.к. за ее время путешественником были обследованы реки (кроме Тунгуски) Олгон, Горин и Кур, кроме них еще реки Ин, Урми, Уркана, Амгунь, оз. Болонь-Оджал и хребты Ян-де Янге и Быгин-Быгинен.
В 1918 году Арсеньев отправляется на Камчатку с целью исследования условий хозяйственного освоения долины р. Камчатки. На моторном катере ему удалось подняться до верховьев реки, где появление самодвижущейся лодки, идущей против течения, произвело на камчадалов сильное впечатление. Во время этого путешествия Арсеньев собрал богатейший материал по этнографии, археологии и географии полуострова.
Закончив работу на Камчатке, Арсеньев поступил на службу в Дальневосточное управление рыболовства и охоты на должность заведующего морскими звериными промыслами. В этот же период Владимир Клавдиевич начал заниматься педагогикой. В Хабаровском народном университете читает лекции по краеведению и со своими слушателями проводит ряд экспедиций.
В 1921 году Арсеньев принял участие в работах Владивостокского музея Общества изучения Амурского края (ныне Приморский краеведческий музей им. В.К. Арсеньева) в качестве заведующего отделом этнографии. С этого времени исследовательская деятельность Арсеньева приобретает особенно широкий размах. Уже в течение лета 1922 года он изучает крайний северо-восточный угол побережья Охотского моря — Пенжинскую и Гижичинскую губы. Помимо выполнения основного задания — промыслового обследования района, исследователь занялся подробным физико-географическим изучением этого глухого и малообжитого района Дальнего Востока.
