Метеоролог и географ, один из основоположников климатологии, путешественник. В 1878 году был награжден Малой золотой медалью РГО за метеорологические исследования, произведенные в России и других странах, а в 1884 году — Константиновской медалью РГО «за его труды по климатологии, по данным, собранным во время многократных его путешествий в разных частях света».
Еще в детстве, побывав в Палестине, Сирии и Европе, А.И. Воейков стал любителем путешествий, предпочитающим изучать природу «в полях», а не по книгам в библиотеке.
В 1870-х годах исследовал природу Кавказа и Туркмении, предпринял обширное путешествие по Америке и Азии, в ходе которого проехал верхом более 1000 км по Мексике и Гватемале, поднимался на вершину Анд, посетил Индию, Японию и остров Ява.