W latach 1911–1918 kierował Laboratorium Termochemicznym im. Ługinina na Uniwersytecie Moskiewskim, gdzie od 1913 r. pracował jako docent. W 1917 r. przedłożył swoją pracę magisterską pt. Związki dwuazowe, gdzie podał teorię budowy związków dwuazowych i oksymów. Ze względu na swoją doniosłość praca została przyjęta jako doktorska.
Dalsze badania Świętosławskiego obejmowały udoskonalenie spalania w bombie kalorymetrycznej, budowę nowego kalorymetru adiabatycznego i badania nad węglowodorami aromatycznymi, kwasem azotowym, nitrozwiązkami, aminami oraz związkami zawierającymi siarkę i fluorowce.
Powrót do kraju W 1918 r., po odzyskaniu niepodległości przez Polskę, wrócił do kraju. Porzucił swoje laboratorium w Moskwie i zajął się organizacją powrotu wysoko wykwalifikowanych emigrantów. W 1919 r. został powołany na stanowisko profesora zwyczajnego chemii fizycznej Politechniki Warszawskiej i powrócił do badań naukowych. Opracował m.in. nowa metodę oznaczania ciepła parowania, skonstruował kalorymetr adiabatyczny, kierował pracami nad oznaczeniem ciepeł właściwych cieczy.