В 1844 году стал живописцем Главного морского штаба, а с 1847 — профессором Петербургской Академии художеств; состоял также в европейских академиях: Рима, Флоренции, Амстердама и Штутгарта. 

Иван Константинович Айвазовский писал в основном морские пейзажи; создал серии портретов крымских побережных городов. Его карьера была очень успешной. В общей сложности художник написал больше 6 тысяч работ. 

С 1845 жил в Феодосии, где на заработанные деньги открыл школу искусств, ставшую впоследствии одним из художественных центров Новороссии, и галерею (1880). Активно занимался делами города, его благоустройством, способствовал процветанию. Интересовался археологией, занимался вопросами охраны памятников Крыма, принимал участие в исследовании более 80 курганов (часть найденных предметов хранится в кладовой Эрмитажа). 

На свои средства построил новое здание для Феодосийского музея древностей с мемориалом П. С. Котляревского; за заслуги перед археологией избран действительным членом Одесского общества истории и древностей. 

Архив документов Айвазовского хранится в Российском государственном архиве литературы и искусства, Государственной публичной библиотеке им. М. Е. Салтыкова-Щедрина (Санкт-Петербург), Государственной Третьяковской галерее, Государственном центральном театральном музее им. А. А. Бахрушина. Скончался Айвазовский 19 апреля (2 мая по новому стилю) 1900 года во время работы над картиной «Взрыв турецкого корабля».