В 1920—1942 годах работал в Зоологическом музее АН СССР. В июле 1938 года арестован НКВД, 4 января 1940 года выпущен без суда[6].
С 1940 года— профессор; в 1942—1948 годах — заведующий отделом энтомологии Зоомузея АН СССР.
Автор 276 научных работ, среди которых серия определителей двукрылых насекомых (2 книги из 5-го тома Определители насекомых европейской части СССР). Штакельбергом изданы классические исследования в области систематики и фаунистики двукрылых, в частности по кровососущим комарам и мухам. В честь заслуг Штакельберга его именем названы множество видов и родов животных и одно семейство двукрылых. Внёс существенный вклад в решение проблемы ликвидации малярии в нашей стране во время работы вместе с академиком Е. Н. Павловским в организации и работе Малярийной комиссии (1924). Совершил экспедиции и исследования на Дальнем Востоке, в Средней Азии, в некоторых тропических странах, в отдельных районах Арктики[1].
Созданная в Зоологическом институте в 1920-х-1930-х гг Штакельбергом диптерологическая школа имела общенациональный масштаб, отсюда координировалась и направлялась подготовка специалистов в этой области и все исследования двукрылых насекомых в стране[3].
А. А. Штакельберг был организатором и редактором нескольких продолжающихся и серийных изданий Зоологического института РАН, таких как Фауна СССР и Определители по фауне СССР.
Штакельберг А. А. Наши мухи. Краткий экскурсионный определитель наиболее обычных видов мух северной и средней полосы европейской части СССР / Под общ. ред. Д. Н. Ангерта и Б. Е. Райкова. — М.—Л.: ГИЗ, 1926. — 152 с. — (Экскурсионная библиотека).
Штакельберг А. А. Кровососущие комары (сем. Culicidae) Союза ССР и сопредельных стран. — М.—Л.: Издательство АН СССР, 1927. — 181 с. — (Определители по фауне СССР, издаваемые Зоологическим институтом. вып. 1).
Штакельберг A. A. Diptera Двукрылые. // Определитель насекомых. Под ред. И. Н. Филипьева. М.-Л. 1928. С. 512—604.
Stackelberg, A. A. (1930—1971). Dolichopodidae, Unterfamilie Dolichopodinae. // In E. Lindner (ed.). Die Fliegen der Palaearktischen Region. Stuttgart, IV, 29, 51 (1930), 71 (1933), 82 (1934), 138 (1941), 284 (1971). P. 1—238.
Штакельберг А. А. Определитель мух европейской части СССР. — М.—Л.: Издательство АН СССР, 1933. — 373 с. — (Определители по фауне СССР, издаваемые Зоологическим институтом. вып. 7).
Штакельберг А. А.Сем. Culicidae. Кровососущие комары. (Подсем. Culicinae) // Фауна СССР. Насекомые двукрылые. — М.—Л.: Издательство АН СССР, 1937. — Т. 3, вып. 4. — 258 с. — (Новая серия № 11).
Штакельберг А. А. Библиография малярии (эпидемиология, переносчики, борьба с малярией; организация противомалярийного дела в СССР 1771—1935). М.-Л. 1940. 963 с.
Штакельберг А. А. Двукрылые (Diptera). Общий обзор. .// Животный мир СССР, II. Зона пустынь. M.-Л. 1948. С. 162—179.
Штакельберг А. А. Отряд Diptera Двукрылые. // Определитель насекомых европейской части СССР. Под ред. С. П. Тарбинского и Н. Н. Плавильщикова. М.-Л. 1948. Совм. с Е. В. Домбровской, И. А. Рубцовым, Л. С. Зиминым. С. 782—814, 820—924, 832—900.
Штакельберг А. А. Материалы по фауне длинноусых двукрылых (Nematocera Polyneura) Ленинградской области. // Рефераты работ учреждений отд. Биол наук АН СССР за 1941—1943 гг. М.-Л. 1945. 156 с.
Штакельберг А. А. Материалы по фауне двукрылых Ленинградской области. I. Nematocera Polyneura (Diptera). // Tpуды Зоол. инст. АН СССР. 1951. Т. IX. Вып. 3. С. 703—742.
Штакельберг А. А. Памяти Михаила Николаевича Римского-Корсакова (1873—1951) // Энтомологическое обозрение. 1952. Т. XXXII. С. 332—340.
Штакельберг А. А. Синантропные двукрылые фауны СССР. — М.—Л.: Издательство АН СССР, 1956. — 164 с. — (Определители по фауне СССР, издаваемые Зоологическим институтом. вып. 60).
↑ 123Городков К. Б., Зайцев В. Ф., Нарчук Э. П. (1997). Памяти Александра Александровича Штакельберга (1897—1975) // Место и роль двукрылых насекомых в экосистемах. — СПб., 1997. — С. 9—12.
Городков К. Б., Зайцев В. Ф., Нарчук Э. П. (1997). Памяти Александра Александровича Штакельберга (1897—1975) // Место и роль двукрылых насекомых в экосистемах. СПб. 1997. С. 9-12.
Кержнер И. М. А. А. (1997). Штакельберг организатор и редактор серийных изданий Зоологического института РАН. // Место и роль двукрылых насекомых в экосистемах. СПб. 1997. С. 12-14.
Крыжановский О. Л. (2002). Александр Александрович Штакельберг // «Отечественные зоологи». Труды ЗИН РАН. Том 292. 2002 (в). С. 34-41.
Кузнецов С. Ю. Вклад А. А. Штакельберга в изучение журчалок (Diptera, Syrphidae) // Место и роль двукрылых насекомых в экосистемах. СПб. 1997. С. 19-20.
Медведев Г. С. (1997). А. А. Штакельберг как редактор журнала «Энтомологическое обозрение» // Место и роль двукрылых насекомых в экосистемах. СПб. 1997. С. 14-16.
Нарчук Э. П. (1997). Роль А. А. Штакельберга в создании коллекции двукрылых Зоологического института РАН // Место и роль двукрылых насекомых в экосистемах. СПб. 1997. С. 16-19.
«Отечественные зоологи: Э. Менетрие, Г. Г. Якобсон, А. П. Семенов-Тян-Шанский, А. П. Рейхардт, А. А. Штакельберг, Н. В. Попов, Г. Я. Бей-Биенко, Г. А. Клюге, В. В. Ушаков». // Труды ЗИН РАН. Т. 292. 2002. 152 с.