Григорий Николаевич, посвятил себя изучению Сибири и Азии. Он совершил ряд экспедиций на озеро Зайсан, в горы Тарбагатай, в Монголию, в Туву, Северный Китай, Тибет, на Большой Хинган; открыл (совместно с М. В. Певцовым) Котловину Больших Озер.

В его отчётах об экспедициях нет описаний крупных приключений, ярких эпизодов охоты и столкновений с туземцами и местными властями, но зато там содержатся точные характеристики местности, детальные описания быта и нравов народов. Два тома составил его огромный материал по народному эпосу.

Г.Н. Потанин сыграл выдающуюся – организатора науки в Сибири в годы своего правления во ВСОИРГО (1887–1890, в 1890-е). В Иркутске Г.Н. Потанин активно сотрудничал в газете «Восточное обозрение

Не мало внимая уделял ученый общественной деятельности. Он  принимал участие в выработке Положения о земских учреждениях в Сибири, всегда считался одним из убежденных сторонников сибирского «областничества» и посвятил этому вопросу некоторые свои статьи: «Областнические тенденции Сибири», «Сибирская проблема в Государственной Думе» и др. При его содействии в Сибири учрежден ряд различных научных обществ, основано несколько музеев, библиотек и т.п.

В честь Г.Н. Потанина названы один из хребтов Наньшаня и самый крупный ледник в горном узле Табын-Богдо-Ола на Алтае. В Иркутске имя Г.Н. Потанина носит улица в Рабочем предместье.