В 1926—1928 годах — геолог треста «Алданзолото». Руководитель экспедиции Института цветных металлов в Якутии, давшей точный и детальный прогноз золотоносности бассейна местных рек.
Будучи главным геологом базы геологоразведки на Алдане, добился отправки в центр Колымы для проверки данных о её золотоносности и оценки промышленного значения. Первая Колымская экспедиция (1928) организована по решению Совета Труда и Обороны СССР Геолкомом ВСХН СССР на средства колымской госконторы «Союззолото». Начальником назначен Ю. А. Билибин. Результатом работы экспедиции явилось открытие Северо-Восточного золотоносного региона.
В 1931—1932 годах руководитель Колымской базы Главного геологоразведочного управления ВСНХ и геологического сектора ГПУ «Цветметзолото».
Весной 1932[5] — летом 1933 года главный инженер-геолог технического сектора (впоследствии — Управления добычи полезных ископаемых) дирекции «Дальстроя» и начальник Элекчанской рекогносцировочной геологоразведочной партии.
С 1935 года вёл курс геологии россыпей золота и платины в ЛГИ.
В 2020 году на месторождении ПАО «Сусуманзолото» в Оймяконском улусеРеспублики Саха (Якутия) введён в эксплуатацию именной карьерный самосвал БЕЛАЗ-7555В. Этой новой 55-тонной машине присвоено имя выдающегося советского геолога-исследователя Юрия Александровича Билибина, руководившего экспедицией Института цветных металлов в Якутии, давшей точный и детальный прогноз золотоносности бассейна местных рек[8].
↑Виноградова О. В., Хмелева Н. В. Русловые процессы и формирование аллювиальных россыпей золота. М.: Издательство МГУ. 2009 С. 10.
↑Козлов А. Г. Магадан: возникновение, становление и развитие административного центра Дальстроя (1929—1945). — Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2007. — С. 41. — 306 с. — 200 экз. — ISBN 978-5-94729-093-6.
Юрий Александрович Билибин // Магадан: Путеводитель-справочник / Колл. авторов: С. В. Будникова, С. П. Ефимов, В. В. Мищенко, А. Г. Козлов, Л. И. Комарова, О. М. Сокол, К. И. Стельмах; Сост. Л. И. Комарова; Худож. В. Н. Манчук. — Магаданское кн. изд-во, 1989. — С. 177—179. — 224 с. — 30 000 экз. — ISBN 5-75-81-0048-X.
Бацаев И. Д., Козлов А. Г. Дальстрой и Севвостлаг НКВД СССР в цифрах и документах: В 2-х ч. Ч. 1. — Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2002. — С. 348. — 381 с. — 200 экз. — ISBN 5-94729-006-5.
Магадан. Конспект прошлого / Сост. и авт. вступ. статей А. Г. Козлов. — Магадан: Кн. изд-во, 1989. — С. 37. ISBN 5-7581-0066-8.