Случалось, что одни скважины нефти не давали, в то время как заложенные рядом новые скважины бурно фонтанировали. Многочисленные новые скважины, расположенные по соседству, вновь оказывались лишенными нефти. Разгадкой этого явления и занялся И. М. Губкин. Живя на промысле круглый год, он собрал и обработал тысячи образцов пород. Владея одинаково хорошо как геологическими методами исследования, так и методами математики, И. М. Губкин разработал оригинальный способ построения структурных карт подземного рельефа нефтяных месторождений. Составленная по этому методу карта подземного рельефа нефтяного пласта Нефтяно-Ширванского района позволила разрешить вопрос о закономерностях залежей нефти этого района. И. М. Губкин нашел здесь новый, до сих пор неизвестный тип залежи нефти,установив, что залежи нефти здесь связаны не с обычными пластами, а приурочены к рукаву размыва. Разгадав генезис нефтяного месторождения, он разработал принципы поисков нефти и определил перспективы дальнейшего развития нефтяных работ в этом районе. Эти работы сразу создали И. М. Губкину мировое имя. Открытый И. М. Губкиным новый тип залежей нефти через 15 лет был найден и в США и получил там название «шнурковых залежей», а затем – залежей нефти литологического типа.
В 1912 г. И. М. Губкин работает на Таманском полуострове, до этого изучавшемся рядом крупнейших геологов, к исследованиям которых, казалось бы, нельзя было уже что-нибудь прибавить. Однако в итоге своих исследований И. М. Губкин открывает на Таманском полуострове четыре новых горизонта: нижний сармат, спаниодонтелловые – караганские – слои, чокракско-спириалисовые слои и слои с пектен денудатус. Иначе говоря, И. М. Губкин дал новую схему стратиграфии полуострова, прежний вариант которой был создан известным ученым академиком Андрусовым. И. М. Губкин также обнаружил здесь новый, до сих пор неизвестный в России тип тектоники – складки с ядрами протыкания, который был известен лишь в Румынии.
В 1913 г. И. М. Губкин приступает к работам в западной части Апшеронского полуострова. И здесь его предшественниками были выдающиеся ученые, проведшие скрупулезные исследования в течение многих лет. Но и здесь И. М. Губкин сумел сказать свое слово. Он установил точный возраст продуктивной толщи – той стратиграфической единицы в 4000 метров мощности, с которой связаны и по настоящее время колоссальные залежи нефти Азербайджана. В основании продуктивной толщи он обнаружил слои с фауной понтического возраста и тем самым определил возраст продуктивной толщи. И. М. Губкин переработал и уточнил всю стратиграфию этой части полуострова от верхов третичных отложений до нижнего мела.
В связи с этими открытиями И. М. Губкина невольно вспоминаются слова Гоголя: «В церкви было так тесно, что, казалось, яблоку негде упасть. Однако, пришел губернатор и место нашлось». Таким «губернатором» в геологии был И. М. Губкин: в какой бы области, в каком бы районе он ни работал, ему всюду удавалось открывать существенно новое, несмотря на предшествующие здесь работы самых выдающихся исследователей. Для иллюстрации сказанного можно привести также еще проблему грязевого вулканизма.