Внёс в развитие всей России неоценимый вклад, посвятив свою жизнь комплексному изучению, научному открытию и культурному развитию Сибири и Центральной Азии, превратив эти огромные территории из «белых пятен» на карте в неотъемлемую часть мирового научного и культурного пространства. Его главным делом стали пять грандиозных экспедиций (1876–1899 гг.), которые он совершил вместе со своей женой Александрой Викторовной Потаниной, одной из первых русских женщин-исследовательниц, в труднодоступные районы Северо-Западной Монголии, Тувы, Северного Китая, Восточного Тибета и на хребет Большой Хинган. В этих путешествиях, требовавших неимоверной выносливости и самоотверженности, он собрал бесценные сведения по географии, ботанике и зоологии, нанёс на карту точные координаты множества «белых пятен» и составил богатейшие гербарии, признанные специалистами одними из лучших по азиатской флоре.
Масштаб его научных интересов был поистине энциклопедичен: он был не только географом и картографом, но и выдающимся этнографом, фольклористом, историком и экономистом. Он одним из первых записал, перевёл и опубликовал сотни образцов устного народного творчества (сказки, предания, легенды, эпос) тюркских и монгольских народов Сибири, включая алтайцев, казахов, тувинцев, а также тангутов и китайцев, сохранив для мировой науки шедевры их культуры. Его фундаментальные труды, такие как четырёхтомные «Очерки Северо-Западной Монголии» (1881–1883) и «Тангутско-Тибетская окраина Китая и Центральная Монголия» (1893), стали настольными книгами для всех последующих исследователей Азии.
Параллельно с научной деятельностью, Потанин был одним из лидеров общественно-политического движения «сибирское областничество», душой болея за будущее своего края. Он отстаивал идеи открытия в Сибири университетов, отмены ссылки как позорного явления, создания условий для переселенцев и воспитания местной интеллигенции, способной поднять экономику и культуру края до уровня столиц. За эти убеждения он был арестован, провёл три года в Омском остроге, а затем отбывал каторгу в крепости Свеаборг и ссылку в Вологодской губернии. В Томске, где он прожил последние 18 лет жизни, по его инициативе и при его участии было создано Томское общество изучения Сибири, организованы воскресные школы, библиотеки, кружки и подготовлен проект Сибирского научно-художественного музея, что стало основой для культурного и образовательного подъёма в регионе. За эти заслуги он был удостоен званий «Почётный гражданин Омска» (1915) и «Почётный гражданин Сибири» (1918).
Сегодня память о Григории Николаевиче Потанине увековечена не только в названиях одного из хребтов Наньшаня, самого крупного ледника Алтая и астероида, но и в десятках улиц, библиотек, школ и музеев в городах России и Казахстана. Таким образом, титанический труд учёного-энциклопедиста, путешественника-первопроходца и подвижника-просветителя навсегда вписал его имя в историю не только как «великого гражданина Сибири», но и как одного из ярчайших деятелей, чей вклад в российскую географию, этнографию, фольклористику и общественную мысль является бесценным достоянием всей России.