Он активно занимался прикладной химией — особенно в исследованиях антибиотиков и биологически активных веществ. Его работы напрямую повлияли на разработку лекарств и методов диагностики.
Он активно сотрудничал с международными учёными. Его труды цитировались в зарубежных научных журналах, а после создания ИБХ к нему приезжали зарубежные специалисты.
Хотя Шемякин и его команда в СССР синтезировали тетрациклин почти одновременно с западными учёными, первым синтез этого антибиотика осуществили западные химики. Вклад Шемякина — это создание советского синтеза, который позволил стране быть независимой в производстве важного антибиотика.