С 1880 года по 1884 являлся сотрудником Психиатрической больницы св. Николая Чудотворца.
1 ноября 1880 года И. А. Сикорский был принят на должность сверхштатного ординатора женского отделения больницы св. Николая Чудотворца. Он стал одним из первых врачей больницы, начав работу в ней еще под руководством П. А. Дюкова, который и пригласил своего подопечного по клинике Медико-хирургической академии. Уже в 1881 году И. А. Сикорский занял должность штатного ординатора, а с января 1882 года — должность старшего ординатора и заведующего женским отделением, которую освободил О. А. Чечотт, возглавивший больницу.
Петербургский период был плодотворен для И. А. Сикорского и в научном плане. Работы по психиатрии, психологии, педагогике и школьной гигиене сделали его одним из наиболее уважаемых отечественных психиатров. Ученик И. М. Балинского и один из ярчайших представителей петербургской психиатрической школы, а впоследствии и один из создателей украинской психиатрической школы, он сделал много для становления психиатрии и развития целого ряда смежных наук.
Наиболее значимые труды
- Черты из психологии славян: Речь, произнесенная проф. И. А. Сикорским, в торжественном заседании Славянского благотворительного общества 14 мая 1895 года. — Киев: тип. И. И. Чоколова, 1895. — 15 с.
- Алкоголизм и питейное дело. (Киев, 1897)
- Об успехах медицины в деле охранения высших сторон здоровья. (ib., 1898)
- О влиянии спиртных напитков на здоровье и нравственность населения России. (ib., 1899)
- Сборник научно-литературных статей по вопросам общественной психологии, воспитания и нервно-психической гигиены. (в 5 книгах, ib., 1900)
- Психологические основы воспитания. (ib., 1904)
- О психологических основах национализма. — Киев, 1910. — 15 с.
- Основы теоретической и клинической психиатрии. Киев, 1910.
- Антропологическая и психологическая генеалогия Пушкина, Киев, тип. С. В. Кульженко, 1912
- Русские и украинцы. Киев, 1913.
- Ueber das Stottern. Berlin, Hirschwald, 1891
- Seele des kindes nebst kurzem grundriss der weiteren psychischen evolution. Leipzig : J.A. Barth, 1902
- Seelische Entwicklung des Kindes; nebst kurzer Charakteristik der Psychologie des reiferen Alters. Leipzig, Barth, 1908
- Физиогномика и психическое состояние пьяниц. // Журналъ «Вопросы нервно-психической медицины». Годъ первый. Выпускъ 1-2, 1896
- Самоубийство среди русских врачей. // Журналъ «Вопросы нервно-психической медицины». Годъ первый. Выпускъ 1-2, 1896
- Сикорский И. А. О детях трудных в воспитательном отношении.- Киев: Типография Котомина и Кº,1882.- 7 с.
- Сикорский И. А. О заикании.- Киев: Издание Карла Риккера,1889.
- Сикорский И. А. О лечении и воспитании недоразвитых, отсталых и слабоумных детей.- 2 издание.- Киев: Лито-типография И. Н. Куршев и Кº,1904.- 80 с.
- Книга жизни. Психологическая христоматия (хрестоматия) для школы и жизни. Обложка художника И.Ф. Замотина. Первое издание. США. Alatas. 1931 г. XVI, 688 стр.