Несмотря на увлечение географическими работами, Бэр все еще не покидал надежды сделать еще что-нибудь по истории развития животных; летом 1845 и 1846 годов он ездил за границу, на южные моря, и работал над анатомией и эмбриологией низших животных в Генуе, Венеции и особенно в Триесте. Он сделал ряд интересных наблюдений, с помощью сопровождавшего его художника снял множество рисунков, собрал большую коллекцию и мечтал уже снова возвратиться всецело к своей излюбленной науке – эмбриологии, которая в России ему решительно не давалась. У него возникло страстное желание покинуть Петербург, перебраться в Германию, и он стал уже хлопотать о каком-нибудь подходящем месте за границей; но срок отпуска прошел, из России приходили письма, в которых его торопили с возвращением, – и Бэр, не окончив начатых работ, должен был вернуться в Петербург, где его ожидала масса разнообразных дел по обеим академиям и по Географическому обществу. К тому же и положение его в Академии наук изменилось: со смертью академика Загорского Бэр был переведен на кафедру сравнительной анатомии и физиологии и должен был взять на себя заведование анатомическим музеем академии. Собранный в Триесте эмбриологический материал так и остался необработанным; последняя попытка Бэра вернуться к эмбриологии осталась без результата.
Зато заведование анатомическим музеем вновь пробудило в нем влечение к антропологии, которою он сильно интересовался еще в Кенигсберге, и особенно к краниологии (учение о человеческом черепе). В 1851 году Бэр представил Академии наук большую статью «О человеке», предназначенную для «Русской фауны» Симашко и переведенную на русский язык.
С 1851 года начинается ряд путешествий Бэра в разные места России, предпринятых с практическими целями и вовлекших Бэра, кроме географических и этнографических исследований, в область прикладной зоологии. Бэр жаловался, что чувствует себя в России мало полезным, поэтому он с охотою взялся за исследования о состоянии русского рыболовства, по идее министра государственных имуществ Киселева. Первая экскурсия состоялась в апреле 1851 года на Чудское озеро и берега Балтийского моря; затем Бэр совершил еще пять поездок в эти же местности в течение 1851 и 1852 годов. Эти-то частые путешествия и заставили его покинуть должность профессора Медико-хирургической академии, несовместимую с такими частыми отлучками. Результаты этих экскурсий вместе с мотивированным проектом упорядочения рыболовства на Чудском озере изложены на русском языке в первом томе «Исследований о состоянии рыболовства в России», изданных министерством государственных имуществ.
В конце 1852 года Дерптский университет праздновал пятидесятилетие своего существования, и Бэр был послан в Дерпт на это торжество в качестве депутата Академии наук. Хотя воспоминания его о Дерпте и были не особенно приятны, но он считал все-таки тамошний университет своей aima mater, единственным светочем своей любимой родины – Эстляндии. Он произнес прочувствованную приветственную речь, а университет отблагодарил своего знаменитого питомца избранием его в свои почетные члены.
С 1853 года начались поездки Бэра на Волгу и Каспийское море, опять-таки для изучения рыболовства. Давно уже раздавались жалобы на плохое состояние рыболовства в бассейне Каспийского моря, на беспорядочное, хищническое ведение этого промысла, столь важного для государственной экономики России. Надлежало исследовать на месте способы рыбной ловли, а также решить различные теоретические вопросы, имеющие отношение к рыбному промыслу. Министр государственных имуществ Киселев решил снарядить экспедицию, которая в течение трех лет должна была изучить эти вопросы. Во главе экспедиции был поставлен Бэр; другими членами ее были Александр Шульц и Николай Яковлевич Данилевский. Шульцу была поручена техническая часть, Данилевскому – статистическая, а Бэру – естественноисторическая.