Не меньшее влияние, чем отец, оказал на молодого Арсеньева и его дядя со стороны матери, Иоиль Егорович Кашлачев. «Если отец дал мне географическую канву, то брат матери, И. Е. Кашлачев, страстный любитель природы, указал, как по ней вышивать узоры», — писал впоследствии Арсеньев.
Однако одного желания стать путешественником было ещё мало для того, чтобы действительно стать им. Нужны были реальные пути к этому, один из таких путей — военная служба. И Арсеньев поступает в Петербургское юнкерское училище, что в известной степени отразилось на его дальнейшей судьбе. Во-первых, географию в училище преподавал известный путешественник М. Е. Грум-Гржимайло, лекции которого о Восточной Сибири и Дальнем Востоке особенно заинтересовали Арсеньева, а во-вторых, он мог в то время на правах вольнослушателя прослушать курс профессора кафедры географии и этнографии Петербургского университета Э. Ю. Петри; эти знания пригодятся ему позднее.
Итак, выбор был сделан — Дальний Восток. Но служба есть служба. После окончания училища Арсеньева направляют в Польшу, и только в 1900 году, двадцативосьмилетним, он наконец-то переводится во Владивосток.
Своих намерений заняться географическими исследованиями Арсеньев не скрывает, но на первых порах ему удаётся не много: изучить Русский остров, частично обследовать реку Иман, а также Посьетский участок. Всё это — ближние подступы к Владивостоку, а молодому начальнику конноохотничьей команды нужен другой размах.
Положение изменилось после русско-японской войны 1904— 1905 годов. Проигрыш в ней заставил царское правительство основательнее заняться военно-экономическим положением края. Требовались люди, способные в условиях бездорожья и глухомани организовать изучение его ресурсов, наметить линии коммуникаций, собрать и обобщить сведения о народностях, проживающих в бассейнах рек Уссури и Амура.
Арсеньев, как никто, подходил для такого назначения, что прозорливо увидел приамурский генерал-губернатор П. Ф. Унтербергер, давший «зелёную улицу» начинаниям своего офицера.
Так было положено начало целому ряду экспедиций, совершавшихся почти без перерыва из года в год и принёсших Арсеньеву заслуженную славу. Все они были довольно продолжительными и необычайно трудными. Вот как писал о них сам Арсеньев одному из своих знакомых: «Четыре раза я погибал с голоду. Один раз съели кожу, другой раз набивали желудок морской капустой, ели ракушки. Последняя голодовка была самой ужасной. Она длилась 21 день. Вы помните мою любимую собаку Альпу — мы её съели в припадке голода и этим спаслись от смерти. Три раза я тонул, дважды подвергался нападению диких зверей (тигр и медведь). Глубокие снега едва не погубили весь отряд… Подряд 76 дней мы шли на лыжах и тащили за собой нарты…»
Что же касается результатов хотя бы первых трёх экспедиций (1906—1910), то они поистине поразительны. Так, в экспедиции 1906 года хребет Сихотэ-Алинь был пересечён по четырём направлениям и была составлена подробная карта обследованного района с нанесением рельефа и всех населённых пунктов, а кроме того, велись постоянные метеонаблюдения и описания рельефа, флоры и фауны, собирались коллекции мхов, водорослей и лишайников, шляпных грибов и грибков-паразитов. Большая часть этих коллекций послужила хорошим подспорьем при создании атласов, таких, как «Флора Маньчжурии», изданного Петербургским ботаническим садом, или «Русского микологического гербария», который готовил к выпуску В. Л. Комаров, будущий президент Академии наук СССР.
Весь зоологический материал (60 птиц, 50 земноводных, 400 рыб и 500 насекомых) был отправлен в Зоологический музей Академии наук. Экспедиция собрала также 50 образцов различных горных пород.
Но и это было не все. В маршрутах Арсеньев занимался археологическими раскопками старинных городищ и укреплений в районе залива Ольги. Найденные там предметы пополнили запасники Русского музея в Петербурге.