아르세니예프는 1902년부터 1910년에 걸쳐 당시만 해도 지도상의 공백지대로 여겨지던 우수리 지방과 시호테알린 산맥 일대를 수차례 탐사했다.
1910년부터 1918년까지 하바로프스크 박물관장을 지냈고, 그 후 다시 탐사여행에 나서 1919년에 캄차카 반도, 1923년에 코만도르 군도, 1927년에 시호테알린 산맥 일대를 탐사했다.