研究工作，而从1934年起，索伯列夫在莫斯科的斯捷克洛夫数学研究所工作。二次大战期间，索伯列夫率领研究所迁往喀山以避战祸。索伯列夫自1935年至1957年担任莫斯科国立大学的教授。1943年至1957年间，索伯列夫亦在库尔恰托夫核能研究所担任副主任，负责苏联的核武器研发。1956年，索伯列夫与一群科学家倡议在俄罗斯东部建立一个科研与教育并重的机构，这些努力促成了苏联科学院西伯利亚分院的建立。索伯列夫是阿卡杰姆戈罗多克（近新西伯利亚）数学研究所的创立人与第一任所长，而后来为了纪念索伯列夫在建立研究所的贡献