В 1884 году Д. К. Чернов снова возвращается в Петербург. Работает главным инженером отдела по испытанию заказов Министерства путей сообщения. В 1889 году он приглашается руководителем кафедры металлургии находившейся тогда в Петербурге старейшей высшей военной школы в России — Артиллерийской академии. Эту кафедру он сохранял за собой до самой смерти.

Д. К. Чернов является автором ряда важнейших работ в области металлургии и металлообработки вообще и артиллерийского производства в особенности. При его непосредственном участии происходило перевооружение русской армии трехлинейными винтовками. Он разработал оригинальный метод термической обработки стальных бронебойных снарядов. Д. К. Чернов исследовал важный вопрос выгорания каналов стальных орудий при стрельбе, т. е., другими словами, стойкость стали против разрушительного действия газов высокой температуры.

Д. К. Чернов изучает полет птиц, присматривается к устройству и работе их крыльев и приходит к выводу, что человек может летать, опираясь на крылья. Он разрабатывает проект летательного аппарата, основной частью которого является воздушный винт — пропеллер, приводимый в действие специ — ально установленным двигателем. Задолго до появления первого аэроплана, на заседаниях Русского технического общества 17 и 23 декабря 1893 года, Д. К. Чернов подробно докладывает о возможности полетов без помощи баллона. Развитие авиации показало, что и в этом вопросе он стоял на верном пути.

Деятельность Д. К. Чернова была многогранной. Он отличался разносторонностью своих дарований. Наряду с большой работой, проводившейся им в области металлургии, Д. К. Чернов живо интересовался геологией и ботаникой, математикой и авиацией, фотографией и музыкой. Он задумывался над такими проблемами, которые полностью были решены лишь много лет спустя. К их числу относится полет человека с помощью крыльев на аппаратах тяжелее воздуха.

Терпеливо и настойчиво изучал Д. К. Чернов характерные особенности старинных скрипок работы знаменитых итальянских мастеров. Он исследовал различные способы сушки и склейки дерева, форму изгиба скрипичных дек, различный состав лаков для покрытия скрипки. Собственноручно он изготовлял скрипки, и настолько хорошо, что даже специалисты зачастую затруднялись отличить старинные итальянские скрипки от скрипок, изготовленных ученым — металлургом.

Д. К. Чернов почти 30 лет преподавал в Артиллерийской академии. Он был замечательным педагогом. Его лекции захватывали слушателей. Несколько поколений русских артиллеристов прошло серьезную школу под руководством Д. К. Чернова. Уезжая на заводы, они не теряли связи со своим учителем, который всегда быстро и аккуратно отвечал на многочисленные письма, давал производственные советы и справки бывшим ученикам. Научный авторитет Д. К. Чернова был признан не только в России, но и далеко за ее пределами. Он состоял почетным членом Артиллерийской академии, Петербургских технологического и политехнического институтов, почетным председателем Русского металлургического общества и ряда других организаций. Он был избран почетным вице — председателем Английского института железа и стали, почетным членом Американского института горных инженеров и т.