Po zwolnieniu w 1953 roku z wojska w randze podpułkownika rozpoczął pracę w Instytucie Psychologii Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie, w którym pracował do śmierci. Od 1959 roku kierował w moskiewskiej szkole nr 110 programem badawczym, który stał się osnową do opracowania nowych podstaw programowych dla nauczycieli.

W 1962 obronił pracę habilitacyjną i otrzymał stopnień doktora habilitowanego, a w 1968 roku został wybrany członkiem Akademii Nauk Pedagogicznych ZSRR. Od 1966 roku przez wiele lat wykładał na Wydziale Psychologii Uniwersytetu Moskiewskiego.

Zainteresowania naukowe Zainteresowania naukowe Elkonina koncentrowały się wokół badań nad psychologią wieku przedszkolnego oraz wczesnoszkolnego. Uważał, że należy dziecięcą zabawę poddać analizie psychologicznej. Wynikiem obserwacji i późniejszej analizy był pogląd, że twórcze zabawy dziecięce (takie, które polegają na odgrywaniu roli, cechując się maksymalnym zaangażowaniem oraz pełnym zadowoleniem) są czynnikiem ułatwiającym dzieciom poznawanie otaczającego świata. Według Elkonina, zabawa to szczególny typ działalności dziecka kryjący w sobie jego stosunek do otaczającej, przede wszystkim społecznej rzeczywistości i mający własną specyficzną treść i budowę – szczególny przedmiot i motywy działalności oraz szczególny system działań.