П. А. Флоренский принимал непосредственное участие в приемке и описании икон, панагий и серебра ризницы Троице-Сергиевой Лавры, музея Московской Духовной академии и музея в покоях митрополита Платона, присутствовал при реставрации икон Троицкого собора. В связи с этими работами необходимо привести Обращение Святейшего Патриарха Тихона к Всероссийской Комиссии по реставрации памятников искусства и старины. «Комиссия по реставрации памятников искусства и старины» в лице ее председателя И. Э. Грабаря и членов В. Т. Георгиевского и А. И. Анисимова приступила ныне к изучению древних памятников русского иконописания великих мастеров Андрея Рублева и Дионисия. С этой целью члены Комиссии предпринимают путешествие по древнейшим святыням нашего Отечества. Желаю успеха этому полезному для Святой Церкви начинанию, призываю благословение Божие на тружеников науки.
Много сделал П. А. Флоренский для организации охраны памятников в окрестностях Сергиева Посада и других культурных центров, в особенности в Абрамцеве, куда неоднократно сам выезжал. Развивая проект музея Троице-Сергиевой Лавры, составленный 9 декабря 1918 года П. А. Флоренским и П. Н. Каптеревым, Комиссия заложила новые принципы музейного дела, когда музей, обладающий самыми различными по типу и хронологии коллекциями предметов, рассматривается как единое целое.
В результате деятельности Комиссии по охране Лавры было принято и научно описано огромное историко-художественное богатство Лавры и спасено национальное достояние неизмеримой духовной и материальной ценности. Деятельность Комиссии подготовила условия для Декрета «Об обращении в музей историко-художественных ценностей Троице-Сергиевой Лавры» от 20 апреля 1920 года, подписанного председателем Совнаркома В. И. Лениным (СУР. 21 апреля 1920 года, № 27. С. 133).
В марте 1920 года отец Павел вместе с Ю. А. Олсуфьевым ввиду опасности уничтожения мощей преподобного Сергия сокрыл его главу, заменив на череп одного из князей Трубецких из склепа под Троицким собором. При открытии Троице-Сергиевой Лавры в 1946 году глава преподобного Сергия была возвращена в его раку с мощами.
С 1920 года отец Павел начал работать в Москве. Для него, всегда стремившегося к уединению и жизни непосредственно рядом с местом работы, сознававшего в этом не только удобство, но и особенности мировосприятия, это было нелегко.
«Служба моя трудна, и часто совсем изнемогаю душою. Но да будет воля Божия!» – писал отец Павел 6 мая 1920 года. Эти слова определили духовное устроение на многие годы вперед.
В 1920 году П. А. Флоренский начал работать на московском заводе «Карболит». Это был один из первых в стране заводов по изготовлению пластмассы, который работал на отечественном сырье. Деятельность завода была связана с проведением плана ГОЭЛРО. В 1921 году П. А. Флоренский перешел в Главэлектро ВСНХ РСФСР. Он возглавил лабораторию испытания материалов (впоследствии отдел материаловедения) Государственного экспериментального электротехнического института, которую сам создал.
В 1921 году П. А. Флоренский был утвержден профессором Высших художественно-технических мастерских на кафедре «Анализа пространственности в художественных произведениях» и в течение трех лет читал соответствующий курс и подготовил монографию.
С середины 20-х годов работы П. А. Флоренского почти полностью сосредоточиваются в области электротехники. В 1924 году он был избран членом Центрального электротехнического совета Главэлектро ВСНХ СССР. Тогда же вышел один из основных трудов П. А. Флоренского в области электротехники «Диэлектрики и их техническое применение. Часть 1. Общие свойства диэлектриков» (М., 1924).
Исследовательские работы П. А. Флоренского направлялись в основном на поиски новых материалов, необходимых для передачи электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния. Решение этой задачи было жизненно необходимо для подъема промышленности в стране. Особое внимание П. А. Флоренский уделял тому, чтобы новые материалы изготовлялись из отечественного сырья. Это давало экономию и ликвидировало зависимость от внешнего рынка.
С 1927 года П. А. Флоренский являлся редактором «Технической энциклопедии» (М., 1927–1934. Т. 1—23) и автором 127 статей в ней.