Параллельно ученый работал и в других краях и областях. Во множестве поездок и в 10 крупных экспедициях Барановский исколесил всю страну, от Соловецких островов до Закавказья, исследовал, описал, обмерил и сфотографировал сотни памятников русского деревянного зодчества. Открыл несколько древних храмов — скажем, в Азербайджанской ССР в с. Лекит базиликальный храм, а в с. Кум — Круглый храм V — VII вв.; собрал много икон с изображениями памятников архитектуры; собрал уникальные сведения о 1700 древнерусских архитекторах. По словам академика И.Э. Грабаря, архитектора-эрудита подобного Барановскому не было во всей Европе.

Петр Дмитриевич создал способ реконструкции разрушенных зданий по сохранившимся в кладке обломкам кирпича (так называемым хвостам); ввел железобетонные связи в каналы, оставшиеся от сгнивших деревянных частей; занялся консервацией руин и восстановлением фрагментов упавшей кирпичной кладки. Метод Барановского сегодня принят на вооружение всеми архитекторами-реставраторами мира.

Свои работы архитектор проводил часто с риском для жизни. Так, в 1930 г. он едва не погиб, сорвавшись при обмере церкви с 10-метровой высоты, а в 1943 г. в Чернигове производил замеры полуразрушенного храма при налете немецкой авиации на город.

За долгую жизнь архитектор восстановил около 100 памятников национальной архитектуры. Георгиевский собор в Юрьеве-Польском, Петропавловский храм в Смоленске, Свято-Троицкий Герасим-Болдинский монастырь в Болдине, Свято-Пафнутьевский Боровский монастырь, памятники Александровской слободы, храм Иоанна Предтечи в с. Дьяково, Троице-Сергиева лавра в Загорске, Нухинский дворец в Баку, церковь Параскевы Пятницы, дворцы князя Голицына и боярина Троекурова в Охотном Ряду в Москве и т.д.

Барановскому не раз предлагали кафедру, но он всегда считал, «что лучше спасти один памятник, чем прочесть сто лекций или написать десять книг».

Бесценные архивы ученого хранят сотни папок с результатами обмеров многих, в том числе уничтоженных в 1930-х и в годы войны, памятников, по которым единственно стало возможно их восстановление. Так по чертежам Барановского был восстановлен в 1993 г. Казанский собор на Красной площади.

В 1933 г. Барановский был удостоен звания заслуженного деятеля науки, а через несколько месяцев арестован. Отсидев три года в сибирских лагерях, Барановский спроектировал и построил в г. Мариинске несколько зданий.

В конце 1930-х гг. Барановский нашел в Свято-Андрониковом монастыре Москвы место захоронения великого русского иконописца Андрея Рублева, что предотвратило разрушение храма. Архитектор стал инициатором создания в монастыре Музея-заповедника имени Андрея Рублева (открыт в 1960 г.).