октябрь - 20 ноября 1868 г. приват-доцент по кафедре гистологии и эмбриологии Императорского Казанского университета; 1868-1870 гг. - экстраординарный профессор по кафедре гистологии, эмбриологии и сравнительной анатомии Императорского университета Святого Владимира (Киевский); с 1870 г. - ординарный профессор по кафедре гистологии, эмбриологии и сравнительной анатомии Императорского университета Святого Владимира (Киевский); 1872-1875 гг. - декан медицинского факультета Императорского университета Святого Владимира (Киевский).

В своей диссертации П.И. Перемежко рассматривал строение и регенерацию скелетных мышц. Во время заграничной командировки исследовал микроскопическое строение щитовидной железы (главным образом в лаборатории Фрея). В трёх статьях описал иннервацию железы, строение фолликулов, их рост в ходе развития животного, особенности клеток. Перемежко высказался против распространённой тогда мысли, что коллоид щитовидной железы является результатом патологического процесса, а также уверенно отнёс этот орган к железам внутренней секреции. В лаборатории Фрея П.И. Перемежко изучал также клеточную структуру гипофиза. Исследуя рост хвоста личинки тритона, открыл и описал митоз. П.И. Перемежко был автором нескольких разделов («Учение о клетке», «Ткань эпителия», «Система мочевых органов», часть «Системы половых органов») в учебнике «Основы к изучению микроскопической анатомии человека и животных», который вышел под редакцией его учителя Ф.В. Овсянникова и гистолога М.Д. Лавдовского в 1887—1888 годах. Под руководством П.И. Перемежко исследования по способности нервных клеток к делению выполнил студент Ф.И. Ломинский. Он установил, что к разделению способны лишь нейроны личинок амфибий, но не взрослых животных. За эту работу студент получил золотую медаль, а результаты её были опубликованы в немецком научном журнале.