В 20-е годы Народный комиссариат организует экскурсионные секции, позволявшие расширить знания в области естественных и гуманитарных наук. В посёлке Ольгино, где жил учёный, он инициировал открытие Лахтинской экскурсионной станции и музея природы Северного побережья Невской губы. Станция помогала заинтересовать молодёжь природой родного края и научить методам научной работы. Для изучения объектов природы были организованы лаборатории, террариумы, помещения для просушки гербария. В создании музея, помимо учёных, принимал участие Альберт Николаевич Бенуа. По сути, станции выступали центрами профориентации школьников.
С началом Гражданской войны Академия наук выдаёт сотрудникам «охранные грамоты», позволяющие избежать мобилизации. Голод и разорения привели страну в глубокий кризис. В 1918 году штат Геологического музея сократился до нескольких человек. В течение двух лет Виттенбургу пришлось выполнять обязанности старшего хранителя.
В 1918 г. возобновляется экспедиционная деятельность в Арктике. В этом году состоялась первая Лапландская экспедиция. Павла Виттенбурга командировали
в Архангельскую губернию (на Мурманское побережье) для геологических исследований. Работы в районе Мурмана осложнялись военными действиями. Экспедиция смогла обследовать Кольский залив, где у мыса Мишукова были обнаружены залежи железной руды. Виттенбург сделал предположение, что рудные залежи, скорей всего, простираются в сторону Печенгского залива. Установить этот факт этим летом не удалось, требовались специальные геологические изыскания.
Работы начались в этом же году.
Виттенбург возглавил горно-геологический отряд, которому предписывалось уделять особое внимание изучению научного и промыслового потенциала Баренцева моря. Из-за бедственного положения в стране продовольствие приходилось добывать на месте. За лето удалось исследовать южную часть Кольского залива и реки Туломы, медный железняк в районе массива Пинагория и Мишукова. Появилась геологическая карта этого района. Во время геологических и минералогических исследований были обнаружены выходы серебросвинцовой руды.
В 1921 году Виттенбурга снова арестовали в связи с Кронштадским восстанием в качестве заложника. Жене Зинаиде пришлось ходатайствовать за супруга у Максима Горького.
В летний период 1921 года работа Севэкспедиции продолжились в районе Новой Земли. Работу экспедиции возглавил горный инженер Р.Л. Самойлович, начальником геологического отряда назначен П. В. Виттенбург. Во время работ удалось произвести геологическое исследование Южного острова Новой Земли и части Северного со стороны Баренцева моря. Собран богатый материал по строению и происхождению морских берегов, палеонтологии.
Одной из самых масштабных экспедиций середины 20-х годов было исследование Якутской Советской Социалистической Республики. 7 апреля 1925 г. Совет Народных Комиссаров признал необходимым произвести всестороннее исследование территории Якутии. Академия наук утвердила создание новой комиссии – комиссии по изучению Якутии. Так появилась Якутская экспедиция Академии наук. В её задачи входило всестороннее исследование территории.
Комиссия состояла из академиков, а также представители ВСНХ, Наркомпути, Наркомздрава, главной Геофизической обсерватории, Главного Гидрологического Управления, Северного Научно-исследовательского института (бывшей Северной научно-промысловой экспедиции). Павлу Виттенбургу досталась должность учёного и ответственного секретаря, а также координирование работы всей экспедиции. В экспедиции работало десять полевых отрядов (разделили ещё на 24 подотряда): гидрологический, ихтиологический, охотничье-промысловый, агрономический, лесоэкономический. Из-за сложных природно-климатических условий, отсутствия сообщения и малонаселённости края исследования проводились в течение пяти лет. Результатом работ стали конкретные рекомендации в различных сферах: от здравоохранения до хозяйственной деятельности. Появилась Центральная опытная агрономическая станция. В Якутске открылась геофизическая обсерватория, которая изучала вместе с метеорологическими и аэрологическими станциями природные явления и на всей территории Якутии. На острове
Большом Ляховском была создана аэрогидрометеорологическая станция. Она была одной из первых радиометеостанций, предназначенных для обслуживания навигации в восточных районах Арктики и ведения научных наблюдений. Составлена новая карта Якутии с поправками и уточнениями по результатам работ. Павел Виттенбург был ответственным за выпуск сборника «Якутия», обобщающего сведения о природе этого региона. Появились сводные работы о полезных ископаемых, в которых давался научный прогноз и перспективная оценка минеральных ресурсов Якутии.