Инженер-контр-адмирал, астроном, геодезист и картограф. Основные научные работы относятся к математической картографии и астрометрии. Занимался обобщением свойств картографических проекций, установлением математических критериев их оценки, а также разработкой оригинальных проекций, ныне носящих его имя, для карт мира и отдельных частей земной поверхности. Интересны его работы, посвященные изготовлению глобусов. Разработал метод совместного определения времени и широты (способ Каврайского) для выполнения точных астрономических наблюдений в высоких широтах (от +60 до +80). Метод основан на наблюдении не менее двух пар звезд попарно на равных высотах. Ввел усовершенствование в обработку наблюдений пар звезд по способу Певцова на нескольких нитях. Занимался теорией астрономических инструментов и их конструированием. Изобрел новые оптические приборы - пеленгатор и наклономер, с помощью которых навигационные и астрономические определения места корабля стали проще и доступнее даже в условиях недостаточной освещенности. Автор нескольких разделов в коллективном труде «Введение в практическую астрономию», был его ответственным редактором.
В 1956-1960 опубликованы «Избранные труды» Каврайского в 2-х томах.
