Инициатор ряда экспедиций в Центральную Азию. В 1859—1860 участвовал в качестве
члена-эксперта и управляющего делами Редакционной комиссии по подготовке крестьянской реформы 1861. Организатор первой переписи населения России в 1897 году.В 1851 году совершил поездку в бассейны рек Оки и Дона.
В 1888 году Семёнов совершил поездку по Закаспийской области и Туркестану
Первой экспедицией стал переход из Петербурга в Москву через Новгород с изучением растительности.