W roku 1871, przygotowując pracę doktorską udał się ponownie za granice, by w pracowni Kirchhoffa opracować część eksperymentalną tematu. Wyniki tej pracy, obronionej w roku 1872 i zatytułowanej Badanie funkcji namagnesowania stali miękkiej miały doniosłe znaczenie praktyczne w zakresie elektrotechniki. Sam fizyk tak scharakteryzował praktyczne znaczenie swojej pracy:
Rok 1872 zaowocował także otwarciem laboratorium fizycznego, na stworzenie którego Stoletow poświęcił wiele sił i środków. Dzięki temu rosyjscy fizycy nie byli już zmuszeni wyjeżdżać za granicę w celu przeprowadzenia swoich eksperymentów. W czerwcu tegoż roku Stoletow uzyskał tytuł profesora nadzwyczajnego, a w roku 1873 – profesora zwyczajnegohttp://www.rulex.ru/01180525.htme rulex.ruRyszard Sobiesiak, Poczet wielkich fizyków Nasza Księgarnia, Warszawa 1969.. Wykładał z początku fizykę matematyczną i geografię fizyczną, później fizykę doświadczalną.