14 июня 1853 года Бэр выехал в Москву, а оттуда направился в Нижний Новгород, где встретился с Шульцем, выехавшим из Петербурга ранее, чтобы наблюдать нерест рыб на озере Селигер. Частью водою, частью по берегу путешественники направились вдоль Волги к Каспийскому морю; в Самаре к ним присоединился Данилевский. 12 августа экспедиция прибыла в Астрахань, где и остановилась на квартире у купца Сапожникова. Отсюда члены экспедиции сделали многочисленные экскурсии на рыбные ватаги, а также ездили на полуостров Мангышлак, где прожили в укреплении Новопетровск около четырех недель. Зимою Бэр ездил на два месяца в Петербург, но в марте 1854 года он был уже опять на Волге, наблюдал в Сарепте лов некоторых рыб, ездил в Камышин для изучения образования берегов Волги и посетил также калмыцкого князька Тюмена, чтобы посмотреть храм и богослужение калмыков. В августе он был снова в Астрахани, и экспедиция еще раз направилась в Новопетровск. Здесь Бэр занимался драгированием (ловлею животных морского дна), затем посетил прилежащие острова и устье Урала. По возвращении в Астрахань он направился к западным берегам Каспийского моря, посетил важный рыболовный пункт Черный Рынок при устье Терека и побывал на соляных озерах Астраханской губернии. Зимою он опять ездил в Петербург, а весною 1855 года вновь отправился к Каспийскому морю, с намерением посетить на этот раз его южные берега. На почтовом пароходе проехал он до устья Куры и здесь поднялся в лодке вверх по реке до ватаги «Божий промысел», где производится, в особенности, лов осетров. После исследования Куры экспедиция посетила Ленкорань, откуда сделала несколько экскурсий, во время которых Бэр восхищался роскошною растительностью этих стран. Затем еще раз был посещен «Божий промысел», осмотрены окрестности Баку с их нефтяными источниками, после чего Бэр проехал через Шемаху вверх по Куре до озера Гокчайского, богатого рыбой. После трехнедельного пребывания около этого озера и экскурсий в его окрестностях путешественники направились в Тифлис, куда и прибыли в середине октября. В конце декабря Бэр двинулся наконец обратно в Астрахань, причем на пути ему пришлось много натерпеться от холода и разных дорожных приключений; больше месяца пришлось ему ехать до Астрахани, куда он прибыл весьма утомленный и вскоре захворал изнурительной лихорадкой, от которой излечился лишь сильными приемами хинина.
Весною, оправившись от болезни, Бэр совершил поездку для исследования долины Маныча; летом он сопровождал астраханского военного губернатора Васильева в его путешествии по Каспийскому морю; осенью съездил еще раз на Черный Рынок с Ф. В. Овсянниковым, который был командирован в Астрахань для исследований рыбного яда. Наконец, весною 1857 года он возвратился в Петербург, предоставив продолжать исследования по рыболовству Данилевскому и Шульцу; сам он чувствовал себя уже слишком старым для долгих и утомительных странствований на юге и востоке России! Он совершил и после этого несколько путешествий по России, но не столь продолжительных; так, в 1860 году он ездил на Чудское озеро, в 1862 году – на Азовское море (для изучения причин его предполагаемого обмеления), – но все эти поездки были сравнительно кратковременны.
Со времени своего возвращения из большого путешествия по бассейну Каспийского моря Бэр отдался преимущественно антропологии. Он привел в порядок и обогатил коллекцию человеческих черепов в анатомическом музее академии, постепенно превращая его в антропологический музей. В 1858 году он ездил летом в Германию, принял участие в съезде естествоиспытателей и врачей в Карлсруэ и занимался краниологическими исследованиями в базельском музее.
Продолжая работы по краниологии в Петербурге, он пришел к мысли, что следовало бы ввести один общий метод измерения черепов для всех антропологов, чтобы облегчить ориентировку в краниологическом материале. Чтобы осуществить этот замысел, Бэр предпринял в 1861 году новую поездку за границу, с целью посетить разных ученых и, если окажется возможным, собрать антропологический конгресс для обмена мнений. Конгресс действительно состоялся в начале ноября в Геттингене и, хоть и не привел к такому полному соглашению, какого желал Бэр, – но имел все-таки важные научные результаты.
Кроме антропологии, Бэр не переставал, однако, интересоваться и другими отраслями естествознания, стараясь содействовать их развитию и распространению в России.
Так, он принимал деятельное участие в создании и организации одного из полезнейших наших ученых обществ – Русского энтомологического общества. Он был его первым президентом и в одном из первых заседаний общества (10 мая 1860 года) произнес замечательную речь «О наиболее верном взгляде на живую природу и о применении этого взгляда к энтомологии».