В первый же год он совершил учебную поездку на серебряные копи Аркероса общей протяженностью 80 км. С этого времени начался период его активных поездок по стране с целью исследования ее природных ресурсов.

Так, уже в 1840 г. И. Домейко предпринял путешествие в Копьяпо на севере страны в пустыне Атакама. Он прибыл на медные копи Сан-Хуан и Фрейрина. Далее поехал на медные рудники Каррисаль Альто и оттуда вышел на Копьяпо, чтобы посетить известные в то время месторождения меди Серро Брамадор и Чаньярсильо. Общая протяженность его маршрута составила 800 км.

В следующем году И. Домейко отправился в столицу страны – Сантьяго. Из Ла Серены его маршрут пролегал на Лимари, ртутные копи Пунитаки, Коготи, Парраль. По дороге он посетил медные рудники на склонах Лос Орнос. Из Сантьяго И. Домейко предпринял исследовательскую поездку в горы, прибыв на серебряные копи Сан-Педро-Ноласко на высоте 3000 м над уровнем моря. По возвращении в Сантьяго И. Домейко тут же совершил поездку на север до месторождения золота Касуто. Далее его путь лежал в Ла Серену. Общая протяженность маршрута составила 1200 км.

В 1842 г. И. Домейко осуществил экспедицию по исследованию минерально-сырьевых ресурсов Меридиональных Анд в провинции Сантьяго. Всего им было пройдено в эту экспедицию 300 км.

В 1843 г. И. Домейко совершил экскурсию по горам Копьяпо, продолжительностью два месяца. Посетил серебряные рудники Чимберос и Трес-Пунтас. Во время этого путешествия он достиг самого севера Чили. Вскоре после возвращения И. Домейко отправился в следующую поездку – в долину Копьяпо до истоков реки на границе с Аргентиной (4426 м над уровнем моря). В ходе этой поездки было покрыто расстояние 800 км.

В этом же году И.Домейко предпринял поездку в Андокольо в 50 км к югу от Ла Серены, где изучал месторождение золота и меди.

В 1843 г. был открыт Чилийский национальный университет, в котором И. Домейко основал факультет физико-математических наук. Он был автором проекта реформы образования, получившего одобрение правительства только в 1852 г.

В 1844 г. И. Домейко организовал путешествие в горы вокруг долины Эльки, где собрал сведения о стратификации пород высокогорья и рудных телах. Это путешествие, протяженностью 500 км, проходило в очень тяжелых условиях.

Через год И. Домейко задумал новое путешествие на юг, в землю индейцев мапуче, или арауканос. Этот многочисленный индейский народ сумел отстоять свою независимость от испанских колонизаторов и сопротивлялся всяческим попыткам ассимиляции, предпринимаемых чилийским правительством. Их земли, являвшиеся по сути независимым государством, были лакомым кусочком для северных соседей, которые постоянно провоцировали пограничные конфликты между чилийцами и индейцами. Поэтому путешествие было опасным и рискованным.

И. Домейко в начале 1845 отправился в Консепсьон – ворота в Арауканию. Им были описаны долины рек Рио-Буди и Рио-Куэле. Попутно, помимо основных геолого-минералогических и географических исследований, И. Домейко тщательно вел этнографические наблюдения за жизнью индейцев. Общая протяженность маршрута составила 500 км.