Тематика и экспозиция музея разрабатывались при его непосредственном участии. Вокруг него сформировалась большая школа музейных работников, был создан ряд геологических музеев при районных геологических управлениях Комитета по делам геологии.
В 1919 г. Степанова зачислили на должность профессора в Петроградский горный институт, где он организовал кафедру нерудных ископаемых и ископаемого угля и возглавлял ее до 1926 г. Он стал основоположником курса геологии угольных месторождений, впервые прочитав его в Петроградском горном институте в 1920–1925 гг. На основе его лекций были опубликованы учебные пособия «Геология месторождений ископаемых углей» (1930, 1932) и «Месторождения ископаемых углей» (1937).
В 1927–1929 гг. Степанов совместно с Б.Ф. Меффертом руководил составлением синонимики угольных пластов Донбасса и осуществлял второй детальный подсчет запасов углей бассейна по отдельным пластам, с разделением по маркам угля, по мощности пластов и степени достоверности запасов.
К началу 1930-х гг. по разработанной им программе на периферии Донбасса проводились крупные разведочные работы, на основании которых значительно расширились пределы угленосности Донбасса. При этом Степанов, кроме буровых работ, впервые в изучении Донбасса применил геофизические методы исследования (гравиметрию, магнитометрию, электроразведку, геотермию и сейсмометрию). Геологоразведочные работы подтвердили, что месторождения угля находятся и за пределами района обнажений карбонового возраста и что под отложениями пород мезозойского возраста скрыты крупные залежи каменного угля. В результате работ, проведенных на территории Донбасса, Степанов выдвинул идею его расширения в юго-восточном направлении (новый Раздорско-Донской район), которая выросла в проблему «Большого Донбасса». По характеру угленосности в различных частях бассейна он выделил геосинклинальный и платформенный типы угленосной толщи. В дальнейшем он выдвинул идею зонального строения бассейнов и районов, указал на закономерные изменения мощности, состава, строения угленосных отложений Донбасса, дал генетическую классификацию угольных бассейнов. С 1932 г. он входил в состав узкого совета по «Большому Донбассу», а в 1934 г. стал его председателем. В 1939 г. он возглавил Совет по проблемам «Большого Донбасса».
В 1930–1932 гг. Степанов исследовал Хумаринский угленосный район на Кубани.
В 1934–1937 гг. был членом Оргкомитета 17-й сессии МГК (Москва, 1937 г.), а во время работы сессии являлся ответственным руководителем Южной экскурсии (разработал несколько маршрутов по Донбассу и составил их описание).
