Пасля адстаўкі (1843) пасяліўся ў Мсціславе і заняўся навуковай працай. 3 мэтай збірання фальклорна-этнаграфічных і моўных матэрыялаў аб'ехаў Мінскую, Гродзенскую і Магілёўскую губерні. У 1850 г. даслаў у Аддзяленне рускай мовы і славеснасці Пецярбургскай АН рукапісныя працы «Кароткія філалагічныя назіранні над беларускай гаворкай», «Невялікі беларускі слоўнік» і «Зборнік беларускіх прыказак» (каля 1000 запісаў).

У 1852 г. апублікаваны зборнік «Беларускія прыказкі і прымаўкі» з тлумачэннямі да іх. Па прапанове Аддзялення рускай мовы і славеснасці склаў першы гістарычны слоўнік беларускай мовы «Алфавітны паказальнік старажытных беларускіх слоў, выбраных з Актаў, што адносяцца да гісторыі Заходняй Расіі» (Увараўская прэмія 1865 г.), дзе растлумачаны каля 13 тыс. слоў. У 1864 г. пераехаў у Пецярбург, працаваў у архіве Публічнай бібліятэкі (да 1870 г.), супрацоўнічаў з Рускім геаграфічным таварыствам (з 1865 г. член-супрацоўнік Аддзялення этнаграфіі).

У 1867 г. надрукаваны «Зборнік беларускіх прыказак» (залаты медаль Рускага геаграфічнага таварыства), у які ўключана каля 3500 прыказак, прымавак, праклёнаў, скорагаворак, пажаданняў, прывітанняў і інш. У зборніку раскрываецца сэнс прыказак, выяўляецца іх паходжанне, даюцца эквіваленты з рускай мовы, а ў многіх выпадках і з іншых моў.

У 1868 г. выйшаў зборнік «Беларускія прыказкі і загадкі». Найбольш каштоўныя этнаграфічныя матэрыялы змешчаны ў капітальнай працы Насовіча «Слоўнік беларускай мовы» (1870), больш за 30 тыс. слоў з тлумачэннямі, якія даюць багатыя звесткі па матэрыяльнай і духоўнай культуры, сямейнаму і грамадскаму побыту беларусаў.

У 1881 г. выдадзены «Дадатак да беларускага слоўніка I.I. Насовіча» (каля 1 тыс. новых слоў). Этнаграфічную каштоўнасць мае прадмова да «Беларускіх песень» (1873 г., больш за 350 тэкстаў), у якой разглядаюцца сямейныя, каляндарныя абрады, звычаі і святы.

Недахопам фальклорных зборнікаў з'яўляецца адсутнасць пашпартызацыі запісаў вуснапаэтычных твораў, недакладнасць іх класіфікацыі, перадрук з ранейшых публікацый без спасылак на іх, тлумачэнні часткі твораў і слоў з пазіцый хрысціянства. Насовіч не зразумеў дуалістычнай сутнасці абраднасці, не прызнаваў яе язычніцкай падасновы. Частка яго рукапіснай спадчыны не выяўлена (зборнік легенд, паданняў, былін, баек, зборнік песень).

Аўтар гістарычнага нарыса «Аб плямёнах да часоў Рурыка, што засялялі беларускую тэрыторыю», «Успамінаў майго жыцця». Факталагічныя мовазнаўчыя (слоўнікавыя), фальклорныя і этнаграфічныя матэрыялы, сабраныя Насовічам, не страцілі свайго значэння і ў нашы дні.