В 1931 г. С.П. Обнорский стал членом-корреспондентом, а в 1939 г. – действительным членом Академии наук СССР.
С 1912 г. по 1937 г. Обнорский принимал участие в редактировании академического «Словаря русского языка», пока издание не было приостановлено. Затем он работал в качестве члена редколлегии над большим 17-томным академическим «Словарем современного русского литературного языка» (первый том издан в 1948 г.) и над малым четырехтомным академическим «Словарем русского языка» под редакцией А.П. Евгеньевой (первый том издан в 1957 г.). И впоследствии до последних дней жизни Обнорский читал и давал советы составителям словарей. Как отмечает В.В. Виноградов, даже в работе над большим Академическим словарем проявились индивидуальные особенности Обнорского: «Составленные им выпуски Академического словаря на букву Лотличаются разнообразием, свежестью и обилием диалектного лексического материала, а также тщательностью обработки вопроса о морфологических свойствах слов, о морфологических вариациях слов». В конце войны ученый переезжает в Москву, но его научная связь с сектором 17-томного Академического словаря не прерывается.
У С.П. Обнорского выходит ряд работ по этимологии отдельных слов, а также посвященных словам и элементам иноязычного происхождения, ложным заимствованиям и т.д. Он пишет статьи о своем учителе академике А.А. Шахматове, академике Ф.Е. Корше, академике Б.М. Ляпунове, члене-корреспонденте АН СССР А.М. Селищеве, академике Л.В. Щербе. Ученым написаны два обзора, подводящих итоги изучения русского языка (один – за 25 лет, другой – за 200 лет) и статья «Задачи Академии наук СССР в области изучения русского языка» (Вестник Академии наук СССР. 1944. № 4–5).
Обнорский также становится главным редактором однотомного «Словаря русского языка» С.И. Ожегова (выходит в 1949 г.). Под его общей редакцией выходят второе и третье издания «Словаря» С.И. Ожегова (1952 и 1953 гг.).
У него выходит цикл статей по культуре речи, а также брошюра «Культура русского языка» (М.; Л., 1948 г.), в которых он призывает бороться за чистоту и правильность нашей речи. Говоря о необходимости нормализации, устранении орфоэпического разнобоя, Обнорский придерживается такого общего принципа: «Наша задача хранить чистоту литературного языка, а вместе с тем стараться поднять его на большую высоту. В этом смысле нужно стремиться к тому, чтобы несколько поднять удельный вес высоких стилей нашего литературного языка… Литературный язык нисколько не потеряет, не обеднится, а, напротив, поднимется в строгих и высоких своих формах, если мы будем более разборчивы и более скупы, и не только в письменной, но и в живой речи, к использованию элементов профессионального языка, просторечной стихии, да и самого разговорного нашего языка. Это общее положение, представляется, должно явиться основополагающим в нормализации современного русского литературного языка».
