卡尔宾斯基在地质科学各个领域都有重大的建树。他于1870年发表了“论岩石学中的规律性”一文，1884年又发表了“岩石学评论”等等，为俄国岩石学的发展奠定了理论基础。

　　在国际地质界关于地槽地台单元的学说还没有完全建立起来之时，卡尔宾斯基已有了自己关于构造地质学、古地理学的卓越见解。他的关于俄罗斯欧洲部分构造及地质发展史的若干论著有着独特的意义。根据他的概念，俄罗斯欧洲部分，即后来被称为俄罗斯地台的广大地区，基底是花岗片麻岩，但被断层切割而成为高低相间的地垒和凹地。他指出，在地台的南部有两条北西西走向的构造变动线（后来就被叫做“卡尔宾斯基线”）。他最早注意到了俄罗斯地台范围内的岩层变动，并解释了这些变动产生的原因、机制。他早期的解释偏向于压缩论假说，认为是鸟拉尔褶皱带向俄罗斯地台加压的结果，后来他又认为是该地台本身地壳运动引起的。 　　卡尔宾斯基还通过编制和研究俄罗斯地区的古地理图而得出结论认为，该区通过东西向下降和南北向下沉的交替，发生了有次序的地壳振荡，振荡方向平行于高加索山脉（东西向）和鸟拉尔山脉（南北向）。他发现褶皱走向是与古代海盆的海岸线相平行的。

　　卡尔宾斯基早年研究古生物学，特别为古生态学、埋藏学在俄国的发展奠定了基础。他论述了古代生物与地质环境的关系，把生物演化的不同阶段与地层年代结合起来。他也很早就注意到生物遗骸埋藏条件的研究。他在1899年关于旋齿鲨（Helicoprion）的著作中，提及对化石骨骼物质成分的分析，指出了其中次生矿物的情况，并论述了关于旋齿鲨埋藏条件的问题。1903年，他研究腕足动物（Folbortella）时，指出其贝壳化石在岩石中排列的方向性，并与水动力条件联系起来考虑。他还研究了不具备隔板的贝壳化石的保存特点及其变形。