Несмотря на занимаемую им высокую должность в полку, уважение и любовь окружающих, Загорский не оставлял мысли вернуться к научно-педагогической деятельности. А когда до него дошли вести о реформе (1785) медицинского образования, требующей учреждения при профессорах должности адьюнктов, замещаемых русскими лекарями, знания профессорами русского языка и т.д., он окончательно решил оставить службу в полку и вернуться к любимому занятию – научной и педагогической работе. «8-го января 1797 г. Загорский по усиленным хлопотам Волынского губернатора М.П.Миклашевского был назначен адьюнктом анатомии – сначала в Московском медико-хирургическом училище, а потом по просьбе Н.Карпинского, профессора анатомии С.-Петербургского Медико-хирургического училища, давно знавшего и ценившего Загорского, переведен был адьюнктом же из Москвы в Петербург ‘‘к анатомии и физиологии’’» с жалованьем по 400 руб. в год и 60 руб. квартирных.

На кафедре анатомии, физиологии и хирургии медико-хирургического учулища у Н.Карпинского «Загорский окончательно развил свою необычайную способность к наблюдению мелких и сухих подробностей и уменье связать их в одно целое и изложить интересно для слушателей».В то же время он продолжал научно-исследовательскую работу, результатом которой явились три его научных труда : «De anevrismate Spurio quod odscessum mentubatur», «De processue mastoidei teredine feliciter curato», «Discriptionem infantis monstrosi cum abnormi genitalium formatione». Эти работы, появившиеся в свет в 1799 г. в «Трудах Академии наук», принесли автору научную славу и закрепили за ним репутацию выдающегося анатома.

Начало блестящей научной деятельности П.А.Загорского совпадает с периодом роста уже функционировавших и зарождения новых научных и учебных центров, таких, как Академия наук в Петербурге (1725), Московский университет (1755), Санкт-Петербургская медико-хирургическая академия (1798), Казанский университет (1804), Харьковский университет (1805) и др. В 1799 г. на базе слияния двух петербургских медико-хирургических школ была образована Санкт-Петербургская медико-хирургическая академия. П.А.Загорский был назначен на должность экстраординарного профессора на кафедре анатомии и физиологии во вновь образованной академии, а в 1800 г., получив повышение по службе, стал ординарным профессором. В 1809 г. он удостоился звания академика той же академии и в том же году был признан доктором медицины и хирургии. Кроме того, с 1797 по 1809 г. он состоял оператором при Санкт-Петербургском главном адмиралтейском госпитале.

В 1807 г. тогда ещё небогатый русский медицинский книжный клад обогатился первой на русском языке книгой по анатомии. Вышел в свет оригинальный и классический труд в двух книгах П.А.Загорского «Сокращённая анатомия, или руководство к познанию строения человеческого тела в пользу обучающихся врачебной науке», выдержавший с 1802 по 1830 г. 5 изданий и освободивший студентов-медиков от обязательного записывания лекций своих профессоров. По этому руководству училось несколько поколений врачей. Ниже приводятся слова профессора Нечаева, сказанные им в речи, посвящённой 50-летию научной и педагогической деятельности Загорского, е его книги : «Обнародование этого сочинения, едва ли уступавшего пальму первенства лучшим в тогдашнее время руководствам к анатомии в Европе, и распространением теоретических и практических знаний по части анатомии между многочисленными своими слушателями, автор его бесспорно заслуживает название основателя анатомии в Росии». П.А.Загорский составил также анатомо-физиологический словарь. К сожалению этот труд не сохранился.