Специальные работы проводились в экспериментальных условиях в баролаборатории на кафедре и затем на Черном море для проверки безопасности практического внедрения результатов глубоководных исследований.
Труды школы Орбели заложили физиологические основы последующих достижений в освоении авиации скоростных полетов, больших высот, безопасности работы водолазов на больших глубинах моря, космической физиологии и медицины.
В 1932–1950 гг. Л.А. Орбели – председатель Ленинградского общества физиологов; директор Физиологического института АН СССР им. И.П. Павлова (1936–1950); Биологической станции в Колтушах (1936–1950) (с 1939 г. – Институт эволюционной физиологии и патологии высшей нервной деятельности). Председатель Правления Всесоюзного общества физиологов (1937–1950); редактор журнала СССР им. И.М. Сеченова, «Трудов физиологических лабораторий академика И.П. Павлова» (1937–1950); академик-секретарь Отделения биологических наук АН СССР (1939–1948). Ответственный редактор «Журнала общей биологии» (1941–1948).
В феврале 1939 г. было основано Отделение биологических наук АН СССР. Как первый академик-секретарь Отделения Орбели сосредоточил внимание на развитии перспективных направлений биологии: физико-химической биологии, эволюционной биологии и генетики. Реализация программы отделения, согласно Орбели, требует хорошего знания условий формирования и интересов научных кадров, общественных, бытовых и трудовых условий обеспечения материальных потребностей научно-исследовательских институтов и научных центров. В программе Орбели социальным условиям развития науки отводилась такая же важная роль, как и внутренней логике её развития.
Как академик-секретарь ОБН он тесно общался и дружил с такими выдающимися учеными, как В.Л. Комаров, Н.И. и С.И. Вавиловы, Н.К. Кольцов и И.И. Шмальгаузен, А.А. Заварзин и С.И. Сукачев, Д.Н. Прянишников, В.А. Энгельгардт, С.Н. Давиденков.
На протяжении почти десяти лет – с марта 1939 г. по август 1948 г. – Орбели как мог противодействовал нападкам на генетику и генетиков. Его деятельность была подвергнута необоснованной и жесткой критике на расширенном заседании Президиума АН СССР (24–26 августа 1948 г.), и он был освобожден от должности академика-секретаря ОБН как придерживающийся «формально-генетических установок», а также из-за наличия в Институте эволюционной физиологии и патологии высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова АМН СССР генетической группы и хвалебного предисловия к монографии известного нейрогенетика и невропатолога С.Н. Давиденкова «Эволюционно-генетические проблемы в невропатологии» (1947).
Отношение властей к Л.А. Орбели было неоднозначно и изменчиво. Он считал, что наука и политика – совершенно разные области деятельности. Политика не должна вмешиваться в науку.
В годы Великой Отечественной войны деятельность Орбели – начальника Военно-медицинской академии (1943–1950) и председателя Военно-санитарной комиссии, осуществлявшей связь между АН СССР и Министерством обороны, была высоко оценена. Ему было присвоено звание генерал-полковника медицинской службы (1944) и Героя Социалистического Труда (1945).
