В последний день своего пребывания у Баранова Камня Сарычев произвёл археологические раскопки, первые в Арктике. Были найдены предметы быта древних поселенцев побережья Чукотского моря, в том числе оригинальный каменный треугольный нож.
Чукчи поведали о земле на Севере, до которой надо добираться по морским льдам. Сарычев первый сообщил о возможности обнаружения острова, впоследствии названного островом Врангеля.
Разделились на два отряда: сотник Иван Кобелев с чукчей Николаем Дауркиным отправились в Гижигу, все остальные — в Якутск. Из Якутска Биллингс послал несколько отрядов: штурман С. Бронников собрал первые сведения о нагорье, разделяющем реки Мая и Юдома бассейна Алдана. Геодезист сержант О. Худяков произвёл съёмку долины Колымы, а потом вместе с А. Гилевым на байдаре обследовал Курильские острова и от Камчатки проплыл к острову Кадьяк, близ Аляски; они открыли и описали несколько островов из Алеутской гряды.
Потом Гилев вернулся на Чукотку, обогнул на байдаре восточный берег полуострова до мыса Дежнёва. Выходя на берег, он описал его в западном направлении — до Колючинской, а осенью — до Чаунской губы в Восточно-Сибирском море. Геодезист Гилев нанёс на карту больше полутора тысяч вёрст Чукотского берега. Мыс Гилева курильского острова Парамушир напоминает об отважном мореплавателе.
В августе 1791 года, в то время, когда Гилев вёл съёмку побережья Чукотки, небольшой отряд Биллингса на оленях по заснеженной зимней тундре пересёк весь полуостров и провёл съёмку северного побережья Чукотки. В этом походе участвовал казак, которого называли «учёный чукча», — Тангитан, принявший русское имя Николая Дауркина. Имя его вошло в историю путешествий и открытий на северо-востоке России. Дауркину было уже около шестидесяти лет. Почти полвека назад якутский воевода и предводитель казачьего отряда Дмитрий Павлуцкий, первый исследователь внутреннего района Чукотки, взял на воспитание 10-летнего мальчика Тангитана, поселил его в Анадырском остроге, а потом перевёз в Якутск и в Тобольск. Мальчик изучил русский и якутский языки и был принят в казачий отряд толмачом (переводчиком). Вместе с казаками он плавал на байдарках по Анадырю, потом ушёл в тундру, год кочевал со своими сородичами, побывал на острове Святого Лаврентия и вернулся в Анадырский острог с группой чукчей, решивших принять русское подданство.
За самовольный уход из острога Тангитан был посажен под арест. Но он с толком использовал время предварительного заключения: написал докладную записку о Чукотке, сопроводив её картой. Она была сделана настолько точно и аккуратно, что ею пользовались как картографической основой по крайней мере 50 лет. Суд над Дауркиным состоялся в Якутске, он был оправдан и переведён в Якутск для совершенствования в картографическом мастерстве. Когда прибыла на Чукотку экспедиция Биллингса и Сарычева, Дауркин был включён в её состав и вместе с казачьим поручиком Иваном Кобелевым летом 1791 года перешёл по льду на остров Диомида и на Аляску; они были первыми «гостями» из Старого Света у американских эскимосов. С их помощью было составлено описание американского берега Берингова пролива.
(Совсем недавно, уже в XX веке, в фондах Исторического музея был обнаружен моржовый клык. На тщательно отполированной поверхности продольного среза длиной 36 см вырезан текст. Он оказался отчётом чукчи Дауркина о его пребывании на берегу Аляски).
Экспедиции Биллингса удалось осмотреть оба острова Прибылова — Св. Павла и Св. Георгия, а потом — острова Св. Матфея и Св. Лаврентия. Продвигаясь дальше на восток, 28 июля подошли к американскому материку. Это был мыс Родней. В восьми милях от него бросили якорь. Биллингс отправился на берег и прожил там более суток, познакомившись с местными эскимосами, которые тоже посетили судно.
Можно было доложить в Петербург, что россияне впервые ступили на американскую землю и установили контакт с её коренными жителями. Но когда 4 августа корабль «Слава России», построенный в Охотске, встал на якорь в заливе Св. Лаврентия, уже на Чукотском берегу, Биллингс и Сарычев узнали о том, что сотник Иван Кобелев и толмач-чукча Николай Дауркин побывали на американском берегу на полтора месяца раньше — 11 июня 1791 года. Они-то и были первыми россиянами в Америке. И Биллингс, и Сарычев в своих записках об экспедиции умолчали об этой поездке Кобелева и Дауркина. По-видимому, им не хотелось отдавать приоритет открытия Америки.
Тяжёлые ледовые условия делали невозможным плавание к устью Колымы, и начальник экспедиции Биллингс принял решение идти через Чукотку вместе с Николаем Дауркиным и группой чукчей, чтобы выполнить часть программы, подписанной императрицей, которая касалась Чукотки. Сарычеву Биллингс предписал: идти на «Славе России» зимовать на Уналашке, провести исследования Алеутских островов, а потом, посетив Курильские острова, вернуться в Охотск.
На Уналашке Сарычев передал команду над «Славой России» Роберту Галлу, который был старше его по званию, а сам стал капитаном другого судна — «Чёрного Орла».