После окончания Академии начались его профессорско-преподавательские труды. Он учительствовал в Петербурге, Одессе, Киеве, Херсонесе. Был удостоен степени магистра богословия. Киевская Духовная Академия выбрала его членом-корреспондентом, ученый совет Московского университета присвоил ему степень доктора философии, Новороссийский университет избрал его своим почетным членом.
Где бы ни был владыка Порфирий, он нигде не оставлял свои научные труды. В 1841 году его назначают настоятелем русского храма в Вене. Не теряя времени, он садится за изучение немецкого языка, хотя уже прекрасно знает греческий, латынь, итальянский и французский. Организованная им научная экспедиция в Далмацию принесла множество научных открытий в изучении быта и письменности юго-западных славян.
Два года спустя, согласно решению Святейшего Синода, Порфирия направляют в Иерусалим для ознакомления с жизнью православных христиан в Палестине и Сирии. «Восточные» годы Порфирия ознаменовались новыми исследованиями и научными экспедициями, принесшими ему мировую известность. Ученый монах уже в первый месяц пребывания в Святой Земле пришел к мысли о необходимости создания постоянной духовной миссии в Иерусалиме. «Я плакал при обозрении здешних православных храмов, — с болью пишет Порфирий в Петербург, — все они находятся в столь жалком положении, содержатся в такой неопрятности и нищете и не имеют почти ничего похожего на дом Божий... Священники так темны и так нерадивы к исполнению своих обязанностей, их положение принижено и убого. Нет более или менее благоустроенных школ для обучения грамоте. Многие легко отступают от Православия вследствие недоверия к греческому духовенству и неблагоразумного поведения последнего.» В Петербурге прохладно отнеслись к идее открытия Русской духовной миссии в Иерусалиме, но Порфирий добился своего. В 1847 году высочайшей резолюцией императора Николая I миссия была учреждена.