С 1900 начал заниматься изучением ихтиофауны Тихого океана. Участвовал в ряде крупных экспедиций, во время которых им были собраны богатейшие коллекции рыб. П.Ю. Шмидт первым дал очерк ихтиофауны российских территориальных вод на Дальнем Востоке, в котором высказал ряд теоретических соображений о ее распределении и происхождении. Ему принадлежит первая крупная работа по морским промыслам Южного Сахалина и ряд обзоров многих групп рыб Тихого океана (в том числе, бычков родов Icelus, Triglops, Hemilepidotus, Gymnacanthus, Myoxocephalus, Porocottus, Artediellus; психролютовых рода Eurymen, морских лисичек, камбал родов Microstomus и Glyptocephalus; бельдюговых родов Davidojordania и Bilabria).
П.Ю. Шмидт – талантливый популяризатор биологических наук, автор большого числа популярных книг по биологии и географии Дальнего Востока, переводчик ряда крупных иностранных сочинений по биологии. В последних работах П.Ю. Шмидт большое внимание уделял вопросам географического распространения и развития ихтиофауны северной части Тихого океана. Является автором многих научных публикаций. Кроме специальных научных работ, П.Ю. Шмидтом опубликован ряд научно-популярных трудов по общим вопросам биологии, в том числе «Миграции рыб» (1936), «Анабиоз» (1948) и другие.
В честь П.Ю. Шмидта названы следующие виды рыб северной части Тихого океана: носатый голец Salvelinus schmidti, дальневосточная серебрянка Leuroglossus schmidti, слизеголов Шмидта Lycogrammoides schmidti, большеголовый лепидион Lepidion schmidti, мелкошипый круглопер Eumicrotremus schmidti.
Основные труды:
- Шмидт П.Ю. Рыбы восточных морей Российской империи. – СПБ, 1904.
- Шмидт П.Ю. Морские промыслы острова Сахалина. – СПБ, 1905.
- Шмидт П.Ю. Работы Зоологического отдела на Камчатке в 1908 – 1909 гг. – М., 1916 (Камчатская экспедиция Федора Павловича Рябушинского Русского Географич. общества. Зоологич. отдел, в. 1).
- Шмидт П.Ю. Организм среди организмов. – 1941.
- Шмидт П.Ю. Рыбы Тихого океана. Очерк современных теорий и воззрений на распространение и развитие фауны рыб Тихого океана. – М., 1948.
- Шмидт П.Ю. Рыбы Охотского моря. – М., 1950.
- На островах Лиу-Киу, Л., 1929; Малая биологическая энциклопедия (под ред. П.Ю. Шмидта), изд. Л. Д. Френкель. – М.-Л., 1924.
- Шмидт П.Ю. Fishes of the Riu-Kiu Islands // Труды Тихоокеанского комитета Академии наук СССР. – Л., 1930. – Т. I.
- Шмидт П.Ю. Fishes of Japan, collected in 1901 // Труды Тихоокеанского комитета Академии наук СССР. – Л., 1931.
- Шмидт П.Ю. Анабиоз. – П. – М., 1923.
- Шмидт П.Ю. Введение в биологию, 4 изд., – М.-Л., 1927.
- Шмидт П.Ю. Биология (Естествознание 20 в., кн; 5). – М., 1926.
- Шмидт П.Ю. Загадки жизни. – II., 1920.
- Шмидт П.Ю. Занимательная зоология, ч. 1-2, 2 изд. – Л., 1924.
- Шмидт П.Ю. Организм и среда. – Л., 1925.
- Шмидт П.Ю. Организм среди организмов. – М.-Л., 1927.
- Шмидт П.Ю. Душевная жизнь животных и ее исследование. – M.-Л., 1929.
- Шмидт П.Ю. На островах Тихого океана. – Л., 1928.