После реформы, в 1864 г., он встал во главе Центрального статистического комитета и в течении 33 лет, до первой переписи населения России 1897 г., руководил русской статистикой, направляя ее на путь точного и научного исследования жизни, обрабатывал в экономико - географическом плане ее материалы, публиковал замечательные для своего времени экономико - географические исследования, многократно представлял Россию на международных статистических конгрессах. В 1870 г. он организовал первый съезд статистиков России. Наконец, Семенов-Тян-Шанский подготовил перепись населения 1897 г. и опубликовал ряд работ с анализом ее материалов.

Одновременно с работой в качестве руководителя Центрального статистического комитета Семенов-Тян-Шанский начал составление огромного труда, равного которому до сих пор нет в нашей литературе, - “Географическо - статистического словаря Российской империи”, состоящего из пяти томов. Первый том вышел в 1863 г., а последний - в 1885 г.

На составление подробного географическо - статистического словаря у него ушло много сил и времени, но оно же и сделало его самым крупным знатоком физической и экономической географии России. Статьи словаря имеют страноведческий характер: в них соединены данные по истории, природе, экономике. Для многих губерний Семенов-Тян-Шанский выделял их внутренние различия, т.е. производил дробное районирование.

В 1871 г. Семенов-Тян-Шанский опубликовал статью “Населенность Европейской России в зависимости от причин, обусловливающих распределение население империи”, в которой проанализировал географическое размещение населения страны. Для этого он разделил Россию на районы, начав тем самым работу по экономическому районированию.

Районирование 1871 г. было еще мало совершенным. Семенов-Тян-Шанский положил в его основу критерий природных различий и, по существу, выделил физико - географические, а не экономические районы. Об этом говорит уже сам перечень 14 областей России (названия даны Семеновым-Тян-Шанским): 1. Черноземная нестепная; 2. Черноземная степная; 3. Лесная черноземно - суглинистая; 4. Подгорная и нагорная Крыма и Кавказа; 5. Степная нечерноземная (включая Прикаспийскую низменность); 6. Западная окраина; 7. Центральная промышленная; 8. Петербургская промышленная; 9. Пинское полесье; 10. Северо - Белорусское полесье; 11. Новгородско - Финское полесье; 12. Вологодско - Вятское полесье; 13. Уральское полесье; 14. Крайний север.

В 1880 г. выходит первый том его капитального произведения “Статистика поземельной собственности и населенных мест Европейской России”, посвященный Центральной земледельческой области, которую Семенов-Тян-Шанский особенно хорошо знал.

Для составления этой работы он произвел экономическое районирование России, подойдя к нему уже с огромным опытом и знаниями, полученными в результате составления “Географическо - статистического словаря”.

На территории Европейской России Семенов-Тян-Шанский выделил 12 экономических областей: 1) Крайнюю северную; 2) Приозерную; 3) Прибалтийскую; 4) Московскую промышленную; 5) Центральную земледельческую; 6) Приуральскую; 7) Нижневолжскую; 8) Малороссийскую; 10) Юго-Западную; 11) Белорусскую; 12) Литовскую.

Районирование 1880г. настолько верно отражало реальную экономическую действитель-ность, что оно использовалось в науке и, в частности, для статистико - экономических работ до 20-х гг. XX в., т.е. до появления сетки районов госплана.

Большим достижением Семенова-Тян-Шанского при районировании Европейской России в 1880 г. является выделение Центрально - Промышленного (Московского промышленного) и Центрально - земледельческого районов (К.И. Арсеньев выделял единое Центральное пространство) и особенно Поволжья. До Семенова-Тян-Шанского части Поволжья попадали в различные, выделявшиеся по зональному принципу полосы; он впервые оценил огромное районообразующее значение Волги, ставшей в послереформенное время важной транспортной осью России. Интересно, что Семенов-Тян-Шанский в известной степени пытался в своем районировании учитывать и национальный момент, выделяя Прибалтийский, Литовский, Белорусский районы и три района Украины, отличающиеся историческими особенностями, - Малороссийский, Новороссийский и Юго -Западный.

При районировании 1880 г. Семенов-Тян-Шанский учитывал развитие народного хозяйства в целом, но все же более принимал во внимание сельское хозяйство, которое то время было главной отраслью русского хозяйства.

Весьма важно, что он не ограничился выделением крупных экономических районов, а пошел дальше, расчленяя их на части, и, не считаясь при этом с губернскими границами, группировал в подрайоны уезды. Например, в Центральноземледельческой области Семенов-Тян-Шанский выделил четыре “полосы”: 1) центральную черноземную незалежную; 2) восточную черноземную полузалежную; 3) переходную; 4) промыслово - лесистую. В основу дробного районирования была положена система хозяйства в определенном ее сочетании с местными природными условиями (почвами).

Будучи уже в возрасте около 70 лет, накануне полувекового юбилея Русского географического общества (1895), Семенов-Тян-Шанский пишет его историю (в трех томах). В этом произведении представлена и история русской “статистики” (как тогда называли экономическую географию), неразрывно связанная с именами К.И. Арсеньева, самого П.П. Семенова и других. Интересно, как понимал Семенов-Тян-Шанский содержание экономической географии: она изучает явления экономического и социального свойства, которые происходят во взаимодействии территории и населения, складывающемся при развитии государств, и которые легче всего изучаются через посредство цифрового метода.

Руководя в течение 41 года Русским географическим обществом (1837-1914), Семенов-Тян-Шанский в значительной степени определял программу многочисленных экспедиций, направляемых Обществом во все концы земного шара. Именно этим руководством объясняется тот факт, что видные естествоиспытатели - Н.М. Пржевальский, Н.Н. Миклухо -Маклай и многие другие - собирали в экспедициях замечательный для своего времени экономический материал, живо и в целом правильно описывали хозяйственную и общественную жизнь различных народов. Доказать это положение на можно на примере программы, которую составил Семенов-Тян-Шанский для Миклухо-Маклая в 1870 г. перед его первым путешествием на Новую Гвинею. Программа показывает нам и самого Семенова-Тян-Шанского как материалиста, понимающего движущие силы и законы развития общества, как выдающегося для своего времени экономиста.

Программа состоит из 29 пунктов. Начинается она вопросами, относящимися к материальной жизни населения - к его пище и способам ее добывания, одежде и способам ее выделывания, жилищу и способам его постройки, вопросами по географии жилищ и образу жизни. Далее ставятся вопросы об искусственных постройках, об орудиях труда и домашней утвари, о мене, или торговле, о меновых единицах и денежных единицах. Много вопросов посвящено семье и семейным отношениям. Наконец, большую группу образуют вопросы об общественных отношениях. В 12 вопросах, сюда относящихся, Семенов-Тян-Шанский предлагал изучить и рабство, и семью, и общественное и государственное устройство, и разные формы собственности, и организацию труда, и формы разделения труда, и родовые и племенные союзы, рождаемость и смертность, умственную культуру и религию, юридические обычаи, взгляды на преступление, формы суда. Можно удивляться, как Семенов-Тян-Шанский, никогда не бывавший в странах первобытного строя, еще до путешествия Н.Н. Миклухо-Маклая мог составить такую верную и проницательную программу. Что она была верна, била в цель, видно уже по работам Н.Н. Миклухо-Маклая, в которых он ответил почти на все вопросы Семенова-Тян-Шанского.