Другим періодом наукової діяльності Миколи Феофановича в Томський період була мамологія — наука про ссавців. Микола Феофанович займався зоологічною систематикою, зоогеографією та прикладною зоологією.

Сибір вразила вченого своїми масштабами, величезними невикористаними ресурсами, контрастами багатства і злиднів. «С самого прибытия моего в Сибирь я был всегда поражён несоответствием, какое замечается между тем, что природа даёт и может дать человеку, и тем, как он этими её дарами пользуется» (3;11). Микола Феофанович не належав до тих кабінетних вчених, інтереси яких не виходять за межі стін лабораторії, він не відгороджувався від життя. Наукові дослідження вченого виходили з практичних потреб народу, він прагнув наблизити науку до народу. За вивчення природі Сибіру Микола Феофанович бореться сміливо і настирливо, бо бажав не тільки її вивчити, а й підкорити її багатства на користь людини. Він писав: «Только немногие способны утверждать, что можно любить Россию, но не любить ту ее часть, которая служит непосредственной ареной их деятельности.» (3;11)

Для вивчення фауни краю Микола Феофанович організував ряд екскурсій на околицях Томська. Він писав, що зацікавився вивченням північної фауни, бо свою молодість провів на Україні і північна природа для нього була невідомою. Весь зібраний матеріал, як колекції пташиних гнізд і яєць передавав у власність зоологічного музею Томського університету.

Крім щорічних зоологічних екскурсій навколо міста Томська, Микола Феофанович здійснив декілька наукових експедицій – влітку 1891р. в Бра рабинські степи на озера Чани, Сартман і Убинське. В 1898 році Кащенко виїжджає в Гірський Алтай, де досліджував фауну Шебалинського, Онгудайського, Усть- Канського та Усть- Коксийського високогірських районів. Влітку 1899 року він дослідив місцевість вздовж тільки що відкритої Сибірської залізниці між Омськом і Красноярськом. В 1900 він здійснив експедицію по маршруту Барнаул- Знаменногорськ і далі через Семипалатинськ, Убинськ на річку Іртиш.

Деякі експедиції і їх наслідки Кащенко описує в статтях, що друкувались у виданнях Томського університету, опис їх містить «Автобіографія М. Ф. Кащенка» Ось деякі з них:

Експедиція влітку 1890 року була організована з метою дослідження рибальства ( в основному сітками, вершами) та гніздуванням птахів. Особливу увагу приділяли гніздуванню орланів. Учасниками експедиції були студент Скрипченко та службовець В. Вершин. В Томськ було привезено живого орлана, щоб вивчити його пристосованість до нових умов життя.

Експедиція на риболовецькі озера Чани, Сартман та Убинське організована за дорученням Міністерства державного майна влітку 1891 року. В цих озерах панувала епідемія глистової епізоотії. Необхідно було вивчити її причини. Під час дослідження було проведено розтин 99 водних птахів, що належали до 8- ми родів, понад 951 різних риб було досліджено в названих озерах і деяких інших озерах цієї місцевості. Виявили, що причиною епідемії були два види лінійних черв'яків, один з низ знайдено тільки в карасях і другий — в різноманітних рибах. Рознощиками зарази були чайки, так як з 44 досліджених екземплярів птахів зараженими були 11. Результат був протилежним існуючому до цього часу— нібито качки були розповсюджувачами епідемії. Попутно було проведено колектирування різних тварин— 68 пташиних шкурок, декілька десятків риб і більше 1000 різноманітних риб'ячих і пташиних паразитів, добуто 3 види орланів в шести екземплярах. Результати експедиції були використані Миколою Феофановичем Кащенко в його наукових статтях, ними користувались інші вчені. Так зоолог В. Клерон опублікував свою статтю «Обзор нескольких чельминтологических коллекций» («Записки Уральского Общества любителей естествознания», 1904).

Колекції птахів, опрацьовані професорами М. А. Мензбиром і Г. З. Йоганзском використані в публікуванні статтей останнього «Материалы для орнитофауны степей Томского края (видання Томського університету, 1907 р.).

Учасниками цієї експедиції крім Миколи Кащенка були ще два працівника зоологічного музею.

Третя експедиція в Центральний Алтай влітку 1898 року. Метою дослідження були райони річок Черга, Урусули, Онгудай, Чариш, озера Теньга, Маргалинська білка та Уманська долина. Науковими результатами були детальний опис алтансткої косулі, алтайського сурка, який раніше ніким не був описаний, нових видів зайців, польової миші, ящерки, жаби (раніше на Алтаї вважали, що жаб не існує), декілька форм мишей, риб та інших алтайських тварин. Всього зібрано хребетних тварин 818 екземплярів. Всі хребетні тварини описані Миколою Феофановичем в ряді наукових статтей. Пташині яйця, опрацьовані Г. І. Йоганзеном і описані ним в науковій статті про колекції Томського університету. Зібрані в цій експедиції колекції безхребетних тварин і розіслані для наукового опрацювання різним спеціалістам. По результатах Алтайської Зоологічної експедиції 1898 року у виданнях Томського університету опублікована стаття про метеликів (А. Мейнгард «Обзор чешуекрылых»). Співробітники експедиції написали по її результатах роботу «Марал и мараловодство на Алтае».

В Алтайську експедицію 1898р. Микола Феофанович Кащенко взяв з собою всю сім'ю: дружину, тещу і 4 доньок, з яких самій найстаршій виповнилось 8 років, а наймолодшій 4 місяця. Сім'я жила в селі Черга, а Микола Феофанович все літо їздив по Алтаю. За спогадами старшої доньки Маргарити в будиночку, де жила сім'я під час експедиції, всі етажерки були заставлені зібраними колекціями і препаратами, а на ґанку, прямо прямо над головами висіли живі змії, зажаті в дерев'яні прищепки. Микола Феофанович сам розбирав, вивчав і описував зібрані експонати. Дітей ніколи не проганяв і вони