Der Gelehrte erhielt schließlich eine Professur für Naturgeschichte in Sankt Petersburg. Dort wurde ihm die Leitung einer aufwändigen Expedition übertragen. Im Ural, in Sibirien und in der kaspischen Senke führte er botanische, zoologische, ethnische und geologische Studien durch.

In der Gegend von Krasnojarsk zeigten ihm Tataren ein großes Stück "gediegnes Eisen", wie es Pallas ausdrückte. Die Einheimischen berichteten, es sei 1749 vom Himmel gefallen. Für dieses merkwürdige Metall bürgerte sich schnell der Name Pallas-Eisen ein. Heute ist klar, dass es sich um einen Stein-Eisen-Meteoriten handelt. Das von Peter Pallas untersuchte Stück spielte zwei Jahrzehnte später eine große Rolle für die Arbeiten Ernst Chladnis, der als erster die Theorie gut begründen konnte, solches Material stamme aus dem Weltraum. Bis heute heißen Meteoriten dieser Art Pallasite.

Peter Simon Pallas ist 1811 kurz vor seinem 70. Geburtstag gestorben. Ein Mondkrater ist nach ihm benannt - ebenso ein Asteroid. Doch das ist nicht Asteroid Nummer 2 "Pallas". Der ist nach der griechischen Göttin der Weisheit benannt. An den weisen Naturforscher erinnert seit einigen Jahren Asteroid 21073 "Petsimpallas".