1898 — Патон начинает свою педагогическую деятельность, длившуюся затем сорок лет. Первые научные статьи в печати. Начало работы над диссертацией, направленной против отсталого, отжившего в проектировании мостов.
1900 — защита диссертации проходит с большим успехом. Патону присуждена ученая степень, дающая право на звание профессора.
1901–1904 — Патон приступает к огромному труду над созданием новых учебников для подготовки русских мостостроителей. В год публикует не менее 20 печатных листов. Выходят в свет первый и второй томы капитального курса «Железные мосты» (впоследствии переиздавался вплоть до 1935 года четыре раза) и ряд других крупных работ. В 1904 году переезжает в Киев и занимает кафедру мостов в Политехническом институте.
1904–1912 — в качестве декана инженерного факультета создает кабинет мостов, инженерный музей, техническую библиотеку, но его попытки перестроить всю систему преподавания встречают сопротивление. Вынужден оставить пост декана. В свет выходят все новые учебники и научные труды Патона, среди них третий и четвертый томы «Железных мостов» и широко известный курс «Деревянные мосты». Строительство мостов — городского в Тифлисе, трех шоссейных на реках Украины и киевского пешеходного моста у Петровской аллеи по проектам Патона.
1913 — материальное благополучие, слава, официальное признание заслуг и внутренний разлад, неудовлетворенность своей жизнью. Патон в 43 года принимает неожиданное для всех решение о выходе в отставку.
Весна — тяжелая болезнь.
1914 — первая мировая война застает Патона во Франции.
1915 — в январе Патону удается кружным путем выехать на родину. В феврале возвращается к работе в Киевском политехническом институте.
1916–1918 — с активным участием студентов-дипломантов Патон создает проекты первых отечественных разборных стальных мостов различных типов для нужд армии.
1920–1922 — после изгнания белополяков из Киева Патон отдает все силы восстановлению разрушенных мостов и занятиям со студентами. В большевиках он видит теперь единственную силу, способную возродить хозяйство страны. Патон — главный консультант в советских организациях, ведающих строительством железнодорожных и шоссейных мостов Украины, и автор (совместно со своими студентами) большинства важных проектов.
1922–1925 — Патон выдвигает и отстаивает оригинальный проект восстановления киевского Цепного моста имени Евгении Бош через Днепр. В июне 1925 года в торжественной обстановке происходит открытие нового киевского моста.
1925–1928 — годы напряженного труда над возрождением железнодорожного транспорта на Украине и за ее пределами, подготовкой советских мостостроительных кадров, созданием новых монографий и учебников.
1928 — первое знакомство с электросваркой. Огромное впечатление производит на Патона план первой пятилетки. Патон принимает решение оставить мосты — дело всей своей жизни — и стать сварщиком, овладеть новой перспективной отраслью науки и техники, столь важной для пятилеток.
1929 — избрание Патона в Академию наук УССР. Создание им сварочного комитета академии.
1930–1931 —комитет оказывает большую помощь во внедрении электросварки 40 предприятиям республики. В печати, в своих научных трудах, в выступлениях на технических конференциях. Патон ведет борьбу за вытеснение клепки сваркой, выступает инициатором применения для сварки переменного тока.
1932 — Патон горячо отзывается на «социалистический заказ» шахтеров и металлургов Донбасса и включает в план своей работы их «счет». Победа первой пятилетки оказывает решающее влияние на политическое сознание ученого.
1933 — Патон выдвигает перед Академией наук и правительством предложение о создании в Киеве первого в мире научно-исследовательского Института электросварки.
1934 — на базе сварочного комитета и лаборатории основан Институт электросварки Академии наук УССР. Патон становится его первым и бессменным директором.
1935–1938 — Патон создает кафедру сварочного производства в Киевском политехническом институте. Начало соревнования сварщиков-стахановцев и ученых.
1939 — на Уралвагонзаводе ручные сварщики обгоняют автоматы института. Патон выдвигает идею создания скоростной сварки под флюсом, призванную совершить революцию в этой области техники.
1940 — творческая бригада во главе с Патоном успешно разрабатывает метод и технологию этого нового высокопродуктивного вида сварки и создает первую установку для скоростной сварки закрытой дугой.
1941 — март — Патону присуждена первая Сталинская премия «За разработку метода и аппаратуры скоростной автоматической сварки». 21 июня Патон выезжает в командировку на Урал. Война застает его в пути.