В 1911 году он переехал из Москвы в Санкт-Петербург, работал в Геологическом музее Императорской академии наук, где руководил отделом минералогии Одновременно преподавал минералогию на Московских высших женских курсах. В этом же году В. И. Вернадский в знак солидарности с увольняемыми по политическим мотивам профессорами подал в отставку (в связи с так называемым «Делом Кассо»).
Весной 1917 года В. И. Вернадский по приглашению С. Ф. Ольденбурга работал в министерстве народного просвещения в Петрограде и после Октябрьской революции сдал дела наркому просвещения А. В. Луначарскому. Осенью, по решению физико-математического отделения Академии наук командирован на юг по состоянию здоровья (туберкулёз) и для продолжения исследовательских работ.
Признав независимость Украины как «свершившийся факт», В. И. Вернадский в мае 1918 года вышел из Кадетской партии. Он пишет: «Немедленно по утверждению меня Головой Украинской Академии я вышел из Конституционно-демократической партии и его Центрального Комитета». И далее Вернадский даёт исчерпывающее пояснение этого шага: «Этот выход не был только следствием этой формальной причины. У меня уже ‹тогда›, когда я был во Временном правительстве, я глубоко был не согласен с правительством князя Львова, не говоря о Керенском. Считал ошибкой всю тактику „кадетов“. Деятельность кадетов во время междоусобной войны у Деникина окончательно меня от ‹них› оттолкнула – и в земельном, и в национальном вопросе».
Д. И. Дорошенко, видный историк, министр иностранных дел подчеркнул роль Вернадского в организации Украинской академии наук: «Когда же в 1918 г. возникла Украинская Держава, то организатором Украинской академии наук явился член Петербургской академии наук В. И. Вернадский…». При этом, он не принимал гражданство Украины. Читал курс геохимии в Киевском университете. Увлечённо занимался биогеохимией.
Благодаря самоотверженности Вернадского, Украинская академия, им возглавляемая, в 1918—1919 годах пережила пятикратную смену власти в Киеве и уцелела.
В равной мере своим соотечественником его считают и в России, и на Украине. Он отстаивал единство России и противостоял идеям как украинской независимости, так и проавстрийским и германским идеям.
Своим главным культурно-общественным заданием Вернадский считал сохранение главенствующего положения русской культуры в УНР, объединение украинцев, которым дорога русская культура, и развитие связей с российскими научными учреждениями.
Активная общественно-политическая деятельность академика В. И. Вернадского привлекла внимание Московского охранного отделения (МОО), где на него в 1890 году