Первое и, возможно, главное открытие относится, как ни странно, к самому раннему периоду его путешествий, ко времени его первой большой самостоятельной экспедиции. На Среднесибирском плоскогорье С. В. Обручев открыл, точнее, научно обосновал существование огромного угленосного бассейна, названного им Тунгусским. Этот бассейн простирается от низовьев Ангары к северу до гор Бырранга на Таймыре, занимает едва ли не половину территории между Енисеем и Леной. Это размеры Тунгусского бассейна, известные сегодня. В 20-е годы С. В. Обручев наметил более или менее точно его западные границы, но тогда же предположил, что угленосные толщи бассейна распространяются дальше и на восток, и на север. Не все сразу поняли и оценили по достоинству значение открытия. Но время шло, и все новые и новые геологические партии, исследуя огромное междуречье Лены и Енисея, подкрепляли первые смелые выводы С. В. Обручева. Он писал: «Я могу гордиться, что моя гипотеза о Тунгусском бассейне и выводы о геологическом его строении оказались удачными и плодотворными и что моя первая большая геологическая работа дала результаты, полезные для нашей Родины».
Почему же Тунгусский угленосный бассейн сравнительно мало известен широкой массе советских читателей? Почему не упоминается так же часто, как другие бассейны, например Донецкий, Кузнецкий, Черемховский? Ответ прост: Тунгбасс лежит пока далеко от железнодорожных магистралей, вообще от больших дорог Сибири, его территория еще очень слабо заселена. Тунгусский угленосный бассейн — это резерв для будущего, резерв огромнейший, как убедительно показывают следующие цифры. Из общих, так называемых геологических, то есть перспективных, запасов ископаемых углей в нашей стране, равных 6 800 миллиардам тонн, свыше 2 300 миллиардов приходится на долю Тунгусского бассейна. По запасам углей, среди которых есть бурые, каменные, коксовые, полуантрациты и антрациты, он превосходит больше чем в полтора раза Ленский и более чем в три раза Кузнецкий — угольные бассейны, стоящие соответственно на втором и третьем месте в Советском Союзе.
Открытие С. В. Обручевым Тунгусского бассейна насчитывает уже полстолетия. Кроме обнаружения колоссальных резервов для будущей горной промышленности края исследования С. В. Обручева заложили основу знаний о внутреннем геологическом строении бассейна, о составе слагающих его напластований, о так называемых сибирских траппах — вулканических породах, пронизывающих эти напластования. Масса сведений, добытых экспедицией в 20-е годы о ранее почти не изведанной территории бассейна, оказала огромную помощь последующим исследователям Среднесибирского плоскогорья — геологам-поисковикам, разведчикам, географам, почвоведам, ботаникам, всем тем, кто в довоенные годы впервые приступал к экспедиционным работам в этой огромной таежной области.
Второе открытие — в географическом смысле, возможно, превосходящее первое — было сделано С. В. Обручевым и К. А. Салищевым также в 20-е годы во время экспедиции в Якутию. Это открытие хребта Черского, дотоле никому не известного, не показанного ни на одной географической карте. Открытие произошло во время плавания Обручева и Салищева вниз по Индигирке. Исследователи увидели, что вместо того, чтобы течь по равнине, как это следовало из старых расспросных данных географа Г. Майделя, Индигирка пересекает почти поперек одну за другой высокие горные цепи. Выяснилось, что эта горная система тянется восточнее Верхоянского хребта, почти параллельно ему, пересекая верхнее течение как Индигирки, так и Колымы. По предложению С. В. Обручева, поддержанному Географическим обществом Союза ССР, вся горная система получила официальное название хребта Черского. То была справедливая дань памяти И. Д. Черского, замечательного ученого конца XIX века, геолога и палеонтолога, который, как выяснил С. В. Обручев из его дневников, уже тогда подозревал о существовании крупного хребта, пересекающего верховья Колымы. После открытия Обручева хребет Черского изображается на всех географических картах.
Легко сказать — открыть новый горный хребет! Ведь тогда у исследователей Сибирского Севера не было не только самолетов (что уж говорить о спутниках!), вертолетов и вездеходов, не было просто надежных лодочных моторов. Вся экспедиционная техника еще оставалась на уровне XIX века.
Открытие хребта Черского, самого высокого во всей Северной Сибири, было, как сказали бы теперь, открытием века. Хребет Черского оказался последним великим хребтом, открытым во всем северном полушарии.