С 1916 г. – профессор географии Петроградского университета.
В 1922 – 1934 гг. – заведующий отделом прикладной ихтиологии Государственного института опытной агрономии (позже – Институт рыбного хозяйства).
С 1934 г. – ихтиолог и заведующий лабораторией ископаемых рыб в Зоологическом институте АН СССР.
С 1940 г. – президент Русского географического общества (Всесоюзного географического общества).
Л.С. Берг много путешествовал и участвовал в экспедициях, исследовал озера Западной Сибири, Ладожское, Балхаш, Иссык-Куль, Байкал, Аральское море. Он первым измерил температуру на разных глубинах Аральского моря, изучил течения, состав воды, геологическое строение и рельеф его побережий. Он установил, что на Арале образуются стоячие волны – сейши.
Лев Семенович написал более 1000 работ. Крупнейшие из них – «Природа СССР», «Географические зоны СССР», благодаря которым учение о природных зонах было поднято на высокий научный уровень. Свой труд «Аральское море» в 1909 году. Л.С. Берг представил в Московский государственный гниверситет в качестве магистерской диссертации. По предложению Д.Н. Анучина, профессора МГУ, Л.С. Бергу была присуждена ученая степень доктора географических наук.
Лев Семенович уделял много времени педагогической и общественной работе, был почетным членом многих зарубежных и российских научных обществ.
Имя Льва Семеновича Берга присвоено вулкану на Курильских островах, ледникам на Памире и в Джунгарском Алатау.