startActivityForResultを呼び出した直後にonActivityResultが実行され、呼び出されたActivityがfinishしたときには、onActivityResultが実行されない現象が起こりました。もうちょっと付け加えると、

（呼び出し元の）startActivityForResult
↓
（呼び出し元の）onActivityResult
↓
（呼び出される側の）onCreate

という順番になってます。

ググってみると、こんなディスカッションがありました。
Manifestファイルの中で、呼び出す側／呼び出される側の双方のActivityが「android:launchMode="singleInstance"」とか「android:launchMode="singleTask"」になっているとstartActivityForResultが機能しないようです。「singleInstanceは使うな」って書いてありますね。メモリー節約と思ってほぼ全部のActivityにこの設定をしていたのですが、あんまり使わない方が良いのだろうか・・・。

追記：ここらへんのまとめをされてる記事