Волынский получил от Петра I подробную разведывательную инструкцию о том, что следовало узнать о государственном устройстве, военном и политическом положении Персии. Царь не ошибся в своем выборе. Волынский успешно справился с поручением. Он подробно написал Петру о царившей в стране междоусобице, безмерной продажности чиновников и неспособности шаха Хусейна управлять государством. Из всего увиденного Волынский делал вывод о возможности немедленной войны с Персией.
Перед отъездом на родину Артемий Петрович Волынский подписал с правительством шаха выгодный для России торговый договор. Персия должна была обеспечить русским купцам благоприятные условия для торговли, безопасную доставку и продажу груза в любой точке страны и своевременный расчет, не препятствовать русским купцам в приобретении шелка-сырца, не задерживать их с товарами и т. д. В декабре 1718 г. А. П. Волынский вернулся в Петербург. Довольный результатами деятельности посольства Петр пожаловал Волынскому чин полковника и звание генерал-адъютанта. Донесения Артемия Петровича убедили Петра в необходимости готовиться к войне с Персией.
В 1719 г. Волынский получил назначение на должность астраханского губернатора. В период с 1719 по 1723 г. он вел активную работу по подготовке Каспийского похода Петра I 1722–1723 гг. В 1720 г. Петр направил Волынскому инструкцию по организации разведки и подготовке к войне. Следуя указаниям царя, Волынский приступил к укреплению астраханской крепости, установил связь с грузинским царем Вахтангом VI — убежденным сторонником русской ориентации, организовал разведку местности по пути продвижения русских войск, скрытно провел заготовку продовольствия и снаряжения. Кроме того, в Персию под видом купца был направлен офицер для ведения разведки внутри страны.
Информация, которую получал Волынский, убеждала его в необходимости действовать в Персии и на Кавказе не дипломатией, как предполагал Петр, а вооруженной силой. В своих письмах Петру он советовал не сближаться с представителями народов Кавказа, а силой держать их в страхе и подчинении русским интересам.
Вопреки указаниям Петра искать союзников для борьбы против Турции и Персии среди многочисленных царей и князей Кавказа, Волынский на «конгресс» с ними не шел и помощью от России не «обнадеживал». Между тем в сентябре 1721 г. Волынский получил известие о восстании лезгин против персидского шаха. Лезгинский «владелец» Даудбек, потеряв надежду на помощь России, решил сам выступить против шаха. Даудбек, объединившись с кумыцким царьком Суркаем, захватил и разграбил город Шемаху. Русским купцам, торговавшим в городе, было обещано, что их грабить не будут. Но вечером 4000 вооруженных лезгин и кумыков напали на русские лавки в гостином дворе, прогнали приказчиков саблями и награбили товаров на 300 000 рублей. Один Матвей Григорьевич Евреинов потерял товара на 170 000 рублей, вследствие чего он, один из богатейших купцов в России, разорился.
Волынский немедленно сообщил об этом Петру, убеждая его немедленно начать военные действия под видом борьбы против бунтовщиков.