На соборе 1843 года Нерсес был избран патриархом всех армян. В декабре 1845 года Нерсес приехал в Тифлис и жил здесь до конца весны следующего года. Почти каждый вечер его можно было видеть в доме М. С. Воронцова. Во время бесед наместник и патриарх обсуждали возможности достижения мира на Кавказе.
Одним из оснований умиротворения Кавказа должно было стать экономическое развитие региона, поэтому М. С. Воронцов экономическим вопросам уделял не меньшее внимание, чем вопросам военным и политическим. При этом он опирался на опыт хозяйственного развития Новороссии и Бессарабии.
Воронцов способствовал распространению виноградарства и садоводства. Закупил тонкорунных овец. Проводил соревнование между местными плугами и привезенными из Одессы. Занимался орошением полей — по его распоряжению бурились артезианские колодцы. Благодаря этому ожила обширная безводная Мугабская степь. При его участии было создано Кавказское общество сельского хозяйства.
Наместник поощрял развитие местных ремесел. В Тифлисе была открыта большая выставка, на которой демонстрировались ремесленные и фабричные изделия, а также образцы добываемых на Кавказе минералов. В Алагире заработал серебряно-цинковый завод. В разных районах Кавказа были разведаны месторождения каменного угля и началась его добыча. О том, какое значение придавалось поискам новых месторождений каменного угля, свидетельствуют такие слова А. П. Ермолова: «Если бы удалось открыть уголь в Казыкумыхе, то это было бы лучше золотых приисков»8.
Развитию сельскохозяйственного и промышленного производства сопутствовало расширение торговых связей. Строились новые дороги и мосты через реки Терек и Куру. В 1845 году открылся порт в Новороссийске, а в 1848 году был основан город Ейск, где вскоре появились порт и таможенная застава, куда пришел первый иностранный корабль, греческий, с грузом разнообразных товаров. Началось регулярное пароходное сообщение между портами Крыма и Кавказа. Было принято несколько постановлений для облегчения перевозки товаров по Кавказу и транзитом через Кавказ. В городах Елизаветполе и Александрополе стали проводиться ежегодные ярмарки.
Позаботился наместник и о том, чтобы в Тифлисе не было нищих. Для тех, кто по увечью или дряхлости «не в состоянии снискать средства к жизни собственными трудами», при городской больнице была открыта бесплатная столовая.
Для улучшения управления огромной территорией Предкавказья и Кавказа Кавказская область была преобразована в Ставропольскую губернию. В дальнейшем были учреждены Дербентская и Кутаисская губернии, а в 1849 — Эриванская губерния. Развивалась почтовая связь. Были разработаны правила заселения земель на северо-восточном побережье Черного моря и размежевания земель Черноморского казачьего войска, а также положения о суде и адвокатуре.
В 1842 году Николай I распорядился провести на Кавказе триангуляцию для последующего размежевания земель.
Вскоре ему доложили, что триангуляция завершена. В действительности же эта работа была отложена главнокомандующим А. И. Нейгардтом «во уважении особых военных обстоятельств за Кавказом». Лишь при М. С. Воронцове начальник топографической службы Отдельного Кавказского корпуса полковник И. И. Ходзько составил проект и смету на проведение триангуляции. Николай I утвердил проект и смету, и работы начались.
Триангуляционные работы велись в горах на высоте до 5 километров. Здесь было много ущелий, ледников, рек, густых лесов и почти отсутствовали дороги. Работа топографов и геодезистов осложнялась военными действиями, а порой и враждебным отношением к ним местного населения. Однако триангуляция была выполнена в срок и с высоким качеством. Она продолжалась с весны 1847 по декабрь 1853 года.
По предложению М. С. Воронцова в августе 1850 года было осуществлено восхождение на Большой Арарат. Члены экспедиции провели на вершине горы на сильном ветру 6 дней, проделав все необходимые наблюдения. Они установили на вершине крест с медной табличкой, на которой была выгравирована надпись: «1850 года 6(18) августа в благополучное царствование императора Николая I при Кавказском Наместнике князе Воронцове взошли на Арарат начальник триангуляции И. И. Ходзько, Н. В. Ханыков, П. А. Александров, А. Ф. Мориц, П. К. Успар, П. И. Шароян и 60 нижних чинов». Сведения, полученные в ходе этой экспедиции, позволили создать единую сеть триангуляции в данном районе.
М. С. Воронцов был в хороших отношениях с персидским государем Магомет-Шахом. Он сумел договориться с ним о проведении полевых геодезических работ на территории некоторых областей Персии. Это позволило закончить в 1853 году триангуляцию всего Закавказья.
Михаил Семенович помог организовать наблюдение астрономами 16 июля 1851 года полного солнечного затмения. Сопоставление данных, полученных астрономами на Кавказе, с результатами наблюдений в других странах позволило доказать, что корона и протуберанцы принадлежат самому Солнцу.