Был конец мая, море еще не освободилось ото льда, и Крузенштерн идет в Петропавловск с тем, чтобы вернуться к Сахалину летом.
19 июля Крузенштерн продолжит съемку берега к северу от залива Терпения. Пришлось прервать работу из-за шторма, бушевавшего несколько дней. Он завершился густым туманом, долго не рассеивавшимся. Становится понятным название, данное заливу голландским мореплавателем де Фризом, открывшим его в 1643 году — залив Терпения. Тогда ему пришлось пережидать такой же туман.
Крузенштерн специально обследует восточный берег залива между северной оконечностью Сахалина и берегом материка. Этот залив, названный Сахалинским, резко сужается к югу в направлении к Амурскому лиману. И заметно уменьшается его глубина. Крузенштерн пришел к выводу, «не оставляющему ни малейшего сомнения», что вблизи Амурского лимана Сахалин соединяется с материком перешейком и представляет собой полуостров, как утверждал Лаперуз. Поставлена точка в споре, но, как потом выяснилось, ошибочно. Впрочем, сам Крузенштерн считал последующее изучение этого района предприятием «не бесполезным», поскольку «оставалось еще неизведанное пространство, составляющее от 80 до 100 миль, а положение устья Амура не определено с достаточною достоверностию».
Несмотря на то что и в низовьях Амура и в район Сахалина плавали суда и в последующие годы, проблема оставалась нерешенной, пока ею не занялся офицер российского флота, ставший впоследствии адмиралом, Геннадий Иванович Невельской.
В 1818 году он был отправлен на транспорте «Байкал» с заданием «осмотреть тщательно Северный Сахалин, определить с севера подходы к лиману Амура, определить устье Амура, описать берега Амура и определить состояние южной части лимана».
Г. Невельской был уверен в островном характере Сахалина. Особенно убеждали его показания ссыльного раскольника Гурия Васильева, бежавшего в 1826 году с Нерчинской каторги. Он двинулся на восток в лодке — по Амуру. Спустившись к лиману, перезимовал у гиляков, а летом следующего года поплыл вдоль берега на север от устья Амура и добрался до Тугурского полуострова уже в Охотском море. Там он второй раз перезимовал и еще через год прибыл на гилякской собачьей упряжке в Удский острог, где и дал свои показания. «Устье Амура, — рассказывал он, — содержит около тридцати верст в ширину. Большой остров, лежащий на восток, отстоит от устья верстах в шестидесяти…»
Невельской узнал о рассказе Васильева от одного своего сослуживца в Балтийском флоте, приехавшего с Дальнего Востока. Ему захотелось решить эту давнюю загадку. Для этого нужно было каким-то образом попасть на Дальний Восток, что было нелегко: ведь служил-то он в Кронштадте.
Невельскому не удалось попасть на отправляющийся в кругосветное плавание фрегат «Паллада». Однако с помощью многолетнего своего наставника, адмирала и известного географа Ф.П. Литке, Невельской, получивший в ту пору звание капитан-лейтенанта, был назначен командиром на только еще строившийся в Гельсингфорсе транспорт «Байкал». После спуска на воду он должен был с грузом отправиться на Камчатку. Невельской проявляет большую энергию и добивается ускорения строительства транспорта, встречается с недавно назначенным генерал-губернатором Восточной Сибири Н.Н. Муравьевым, получив от него обещание поддержки. А пока Муравьев помог в том, что в инструкцию Г.И. Невельскому был включен пункт об исследовании после сдачи груза в Петропавловске юго-западной части Охотского моря.
21 августа транспорт «Байкал» вышел в плавание. Путь лежал вокруг Южной Америки, с заходом в Рио-де-Жанейро. 10 января 1849 года миновали мыс Горн и оказались в Тихом океане. Еще два захода — в чилийский порт Вальпараисо и в Гонолулу на Гавайских островах. И наконец — Камчатка. 12 мая «Байкал» вошел в Авачинскую бухту, обильно засыпаемый весенним снегом.
В Петропавловске Невельскому вручают инструкцию, в которой содержится пункт об осмотре северной части Сахалина, но она не была утверждена царем, который считал Амур «рекой бесполезной» и не верил в возможность захода в его устье морских кораблей. Это заставило Невельского действовать на свой страх и риск. Но план свой он решил осуществить.
17 июня транспорт «Байкал» подошел к северной оконечности Сахалина — мысу Елизаветы. На воду спускаются шлюпки, отправляющиеся «на поиски Амура», пресной речной воды в проливе. И.Ф. Крузенштерн считал, что один из рукавов Амура выходит к Сахалину и прорезает его. Но очень скоро выяснилось, что береговая черта Северного Сахалина нанесена на карту с ошибками. Пошли дальше по Татарскому проливу (или заливу). 19 июня увидели впереди пролив, но в этот момент транспорт сел на мель, сняться с которой удалось лишь через сутки.