Уже в начале исследовательской работы А.Д. Архангельского наметились основные направления его научной деятельности, характеризующие его как ученого и получившие в последующие годы полное развитие. Андрей Дмитриевич работал по петрографии осадочных пород, в которой он создал сравнительную литологию, в области тектоники, где он не только дал обобщение результатов исследования по региональной тектонике СССР, особенно Русской платформы, но и сформулировал в последнее время основные положения, касающиеся развития земной коры. Андрею Дмитриевичу принадлежит заслуга разработки методики интерпретации: геофизических данных и выяснения связи гравитационных и магнитных аномалий с тектоникой поверхностных частей земной коры. Далее А. Д. Архангельский много работал по стратиграфии верхнемеловых и палеогеновых отложений, по палеогеографии СССР и дал крупные сводки по региональной геологии нашей страны. Кроме того, он уделял много внимания геологической съемке, а в последующее время — составлению сводных геологических карт. Наконец, в начале своей научной работы он опубликовал несколько исследований по стратиграфической палеонтологии и палеофаунистике.

Часто случается с путниками, когда, посещая неведомые страны, они спешат через трудно проходимые горные местности к городу, расположенному на вершине, что этот город представляется им уже видимым и близким, хотя различные изгибы дорог постоянно и докучно сдерживают их надежду скоро достигнуть цели. Ибо они видят издали одни ближайшие вершины гор, скрытые за выступами, или только высокие холмы, глубокие долины, ровные поля, потому что эти места далеко превосходят все прежние о них представления. Ведь в силу привлекательности этих мест путники судят о расстоянии, только руководствуясь желанием их достигнуть.