Возвращением в Петербург завершились более четырёх лет длившиеся изыскания и маршруты «Оренбургского» отряда. Но путешествия И.И. Лепёхина на этом не закончились. Вскоре после возвращения он получил предписание от Академии об отправлении его в экспедицию по Белоруссии. 21 марта 1773 г. экспедиция отправилась в путь и вернулась обратно через 9 месяцев – 15 декабря.

Более четверти века продолжалась деятельность Лепёхина в Академии после завершения его путешествий. В академики он был избран в 1771 г., ещё до возвращения в Петербург. С 1783 г. он стал непременным секретарём Петербургской академии наук. Путешествовать ему больше не довелось. Но в истории русской науки примечательны и позднейшие его научные изыскания, и самоотверженный труд воспитателя академических гимназистов.

Иван Иванович дал сравнительную характеристику природных зон земного шара, указал на зависимость распространения растений от различных климатов, описал растительные ландшафты, свойственные разным географическим поясам (растительность пустынь, тропиков, умеренных и северных широт), отметил своеобразие растительных группировок в разных топографических условиях (Лепёхин, 1783). Одним из первых указал на сходство горной растительности с растительностью высоких широт при отличиях флористического состава.

Умер Иван Иванович Лепёхин в 1802 г.