Занимался Севергин у профессора И. Ф. Гмелина, автора многих научных трудов по химии, технологии и медицине. Гмелин же перевел на немецкий язык многотомное сочинение Карла Линнея «Система природы». Интерес к систематике, всю жизнь проявляемый Севергиным, несомненно, был привит ему Гмелиным.
В 1789 году, после четырехлетнего курса в Геттингене, Севергин возвратился в Петербург.
25 июня 1789 года в Конференции Академии наук Севергин единогласно был избран адъюнктом Академии наук по кафедре минералогии. Экзаменовали Севергина известные ученые: по физике Л. Ю. Крафт, по минералогии И. И. Георги и П. С. Паллас, по химии И. И. Георги, по ботанике И. И. Лепехин, по зоологии П. С. Паллас. Особенно лестный отзыв получила работа Севергина, посвященная природе и происхождению базальта. Как раз в те годы шел жестокий спор двух враждующих геологических школ – нептунистов и плутонистов. Нептунисты во главе с фрейбергским профессором А. Г. Вернером почти все горные породы относили к водным осадками; такое происхождение приписывалось ими и базальту. Тщательно исследовав геттингенские базальты, Севергин пришел к выводу, что базальт имеет, несомненно, плутоническое, то есть вулканическое происхождение.
Севергин скептически относился к абстрактным всеобъемлющим теориям, не опирающимся на чистые факты и наблюдения, и всегда старался быть точным – по собственному убеждению, «коего достигнул через… опыты».
При этом Севергин не был голым эмпириком.
В 1798 году он, например, первым обратил внимание на большое теоретическое значение изучения закономерного нахождения некоторых минералов, названного им «смежностью». Через полвека после этого открытия геолог Брейтгаупт назвал «смежность» парагенезисом, – под этим именем открытие Севергина вошло в современную геологическую литературу.
Понятие о парагенезисе минералов сыграло очень важную роль в развитии учения о происхождении минералов. Парагенезис минералов – это совместное нахождение в земной коре различных минералов, связанных общими условиями образования. Изучение парагенезиса минералов имеет огромное значение при поисках и оценке месторождений полезных ископаемых, имеющих сходную геохимическую историю.
Главные работы Севергина посвящены вопросам минералогии, химии, технологии.
Крупные успехи, достигнутые в XVIII веке химией, заставили ученого иначе, чем прежде, взглянуть на науку о минералах. Уже в 1791 году Севергин издал расширенный и дополненный особыми примечаниями перевод «Минералогии», написанной английским ученым Кирваном. В том же году он прочел в Вольном экономическом обществе лекцию о глинах и их практическом использовании. Практически все прочитанные им лекции по минералогии публиковались в то время в академическом научно-популярном журнале «Новые ежемесячные сочинения».
В мае 1793 года Севергин был назначен профессором, то есть академиком минералогии.
В 1798 году вышли в свет «Первые основания