Як «функціонер» він має більше свободи, ніж більшість засланців: живе в службовому будиночку, займається ботанічними дослідженнями. Через два роки перебування на острові знайомиться з російським засланцем, антропологом Львом Штернбергом, який заохочує його вести «Сахалінський щоденник». Броніслав починає записувати казки, легенди та обряди місцевих народів.
На півдні острова він зустрічає айнів, які вирізняються густим волоссям. Японці та росіяни називають їх «волохатими людьми» й зневажають. Але не Броніслав: він вивчає айнівську мову, будує для них школи, надає підтримку.
Від імені айнів він також звертається до місцевої влади. Коли росіяни забороняють ловити рибу, Пілсудський радить їм, як вижити. Переконує садити картоплю, обробляти поля, заготовляти засолені продукти.
Після 10 років заслання він відмовляється від амністії та залишається серед айнів і нивхів. Для нього це «єдине на всьому острові морально незіпсоване середовище, яке вирізняється на тлі загальної похмурості».
У 1899 році Броніслава переводять до Владивостока. Він стає куратором музею і секретарем відділення Російського географічного товариства. Готує далекосхідну частину російської експозиції на Всесвітню виставку 1900 року. Імператорська академія наук високо цінує його піонерські дослідження народів Сахаліну й доручає подальші.
Пілсудський створює словник із 10 тисяч перекладених айнівських слів (а також два інших: 6 тисяч слів гіляків і 2 тисячі ороків), фіксує звичаї та типи людей за допомогою фотоапарата та кінокамери. У проєкті реформ управління та адміністрації острова пропонує багато прогресивних ідей. Близько 1903 року одружується з дівчиною з народу айнів, родичкою старійшини села.
