Проводил исследование и составлял проект шлюзования реки Томи (1917—1920). В курсе «Гидрология суши» (1925) М. А. Великанов впервые дал систематическое изложение этой дисциплины. Автор идеи создания стоковых станций. Установил закономерности структуры потока и механизма формирования русла. Исследовал генезис и динамику селевых потоков в Средней Азии и проблему потоков большой мутности, разработал теорию движения взвешенных наносов.
