В том же году Срезневский отправляется за границу. Недолго послушав в Берлине лекции по санскриту, он отправляется пешком по тем землям, где тогда говорили на славянских языках и наречиях. С 1839 по 1842 год путешествовал по славянским землям. Чехия, Моравия, Хорватия, Крайна, Штирия, Резня, Сербия и Черногория, Далмация, Лужицы, Галиция, Венгрия… Везде он общается и с крестьянами, и с местными исследователями, записывает и сравнивает.

В Черногории он узнаёт о подвиге своего харьковского знакомого – офицера Егора Ковалевского.

За три года до Измаила он там был по приглашению владыки Петра Негоша. Егору Петровичу пришлось принимать участие в пограничных схватках с австрийцами. Понимая, что может быть наказан за это по возвращении в Россию, он, следуя рекомендации князя Александра Горчакова, подал подробную объяснительную записку Николаю I. Прочтя её, государь начертал на полях: «Капитан Ковалевский поступил как истинный русский». Странствующий харьковский профессор был горд тем, что даже в самом глухом горном селе знали о Харькове.

Позднее, уже в Петербурге, Измаил Иванович будет вместе с Егором Петровичем и его старшим братом Евграфом заседать в Императорском русском географическом обществе.

Из походов он регулярно писал письма матери и отчёты министру народного просвещения Сергею Уварову, а также статьи в журнал «Отечественные записки». Впечатлений и материалов хватило на много лет и десятки фундаментальных трудов.

Вернувшись из-за границы осенью 1842 года, Срезневский занял новую кафедру славистики в Харькове. Тогда же он женился на дочери статского советника Екатерине Фёдоровне Тюриной. В честь тестя учёного, учителя математики в 1-й мужской гимназии, и поныне в Харькове зовётся исторический район, где он построил первый дом – Тюринка. У них родилось восемь детей, среди которых трое стали академиками и членами-корреспондентами АН, а пятеро – профессорами. Сын Вячеслав, помимо научных достижений, был одним из первых руководителей российского олимпийского комитета.

В 1846 году скончался профессор кафедры славистики Санкт-Петербургского университета Пётр Иванович Прейс, и Измаил Иванович стал хлопотать о переводе в столицу. И министр Уваров, и профессура поддержали его ходатайства. Эту кафедру он занимал до самой смерти 21 февраля 1880 года. Там он дослужился до чина тайного советника и был избран действительным членом Академии наук.

Множество научных трудов, исследования древнерусского языка и активная преподавательская деятельность пришлись на петербургский период его творчества. Среди его учеников были не только филологи, но и радикалы Чернышевский и Добролюбов. Правда, их деятельность Измаил Иванович не одобрял: «Они там, в «Современнике», хотят революцию сделать! Я думаю, все честные люди должны собраться и сделать контрреволюцию и крестовый поход против невежества».

Срезневский впервые сформулировал требование исторического изучения языка в связи с историей народа и высказал мысли о времени образования восточнославянских наречий и говоров. В 1849 году он писал:

«Доказывая, что народный язык русский теперь уже далеко не тот, что был в древности, довольно обратить внимание на его местные оттенки, на наречия и говоры, в которых его строй и состав представляются в таком многообразном развитии, какое, конечно, никто не станет предполагать возможным для языка древнего, точно так же как никто не станет защищать, что и наречия славянские и все сродные языки Европы всегда различались одни от других настолько, насколько различаются теперь.

Давни, но не исконны черты, отделяющие одно от другого наречия северное и южное – великорусское и малорусское; не столь уже давни черты, разрознившие на севере наречия восточное – собственно великорусское и западное – белорусское, а на юге наречие восточное – собственно малорусское и западное – русинское, карпатское; ещё новее черты отличия говоров местных, на которые развилось каждое из наречий русских.

Конечно, все эти наречия и говоры остаются до сих пор только оттенками одного и того же наречия и нимало не нарушают своим несходством единства русского языка и народа».

Измаил Иванович с детьми несколько раз бывали в селе Срезневе, где служили в храме их предки. Там, на старом церковном погосте, рядом с пращурами он и повелел похоронить себя. Захоронение сохранилось, в селе открыт музей. Портреты И. Срезневского висят и в Харькове – в университете и историческом музее.