Весной 1852 года Бошняк совершил трудный и очень важный в научном отношении поход на Сахалин. Исследователь пересек остров по направлению реки Тымь и открыл на его западном берегу залежи каменного угля. Попов и Березин произвели съемку правого берега Амура до залива Кизи. Неутомимый Бошняк весной наблюдал в селении Ухтр вскрытие Амура. На основании данных этих исключительных по результатам изысканий Невельской аргументированно ходатайствовал перед Муравьевым о разрешении обосноваться на берегах озера Кизи и залива Нангмар.
С большим уважением относился глава экспедиции к своим сотрудникам. Этот на первый взгляд суровый мореплаватель после более длительного знакомства оказывался на. редкость душевным человеком. Маленький его домик в Петровском был всегда открыт для всех. Здесь шли нескончаемые разговоры о будущем Приамурья и Приморья, вынашивались дерзкие планы предстоящих исследований.
С приходом корвета «Оливуца» (18 июля 1852 года) под командованием лейтенанта Ивана Федоровича Лихачева, заменившего погибшего в 1851 году в Петропавловской гавани И. Н. Сущева, экспедиция пополнилась еще двумя молодыми офицерами: мичманами Александром Ивановичем Петровым и Григорием Даниловичем Разградским. Разградский направился в Николаевский пост на смену Бошняку, Петров был занят перевозкой на баркасе продовольствия и товаров из Петровского в Николаевский пост. Бошняк же должен был прибыть в залив Нангмар и приготовить там все для основания поста. В Николаевском посту начальником оставался Петров. Воронин летом описал побережье Сахалина от мыса Погоби до залива Виахту, открытого Бошняком. Лихачева Невельской отправил в Иркутск к Муравьеву с донесениями. Орлов занимался промерами лимана Амура, но малоуспешно: без парового катера производить промеры фарватеров на крутой волне лимана очень трудно. Сам Невельской, осуществляя общее руководство и координацию действий своих сподвижников, все лето занимался исследованиями северной части лимана.
Осенью 1852 года Бошняк совершил поход по Амгуни до ее истоков, откуда перешел на истоки реки Горин и через озера Самагирское (теперь Эворон) и Чукчагирское по Амгуни же возвратился в Николаевский пост. Таким образом Бошняк и ранее него Чихачев стали одними из первых русских людей, не только побывавших на Амуре в том месте, где он соприкасается с современной трассой БАМа, но и исследовавших эти места. В это же время Разградский с Березиным вышли вверх по Амуру до Кизи, а далее один Разградский до реки Хунгари (Гур). Он проходил место современного Комсомольска-на-Амуре.
По возвращении офицеры получили новые задания: Петров отправился в Приамгунский край, он, кроме того, должен был выяснить возможности сообщения Амура с южной частью лимана через горы; Разградский с Березиным вышли по Амуру к Де-Кастри — приготовить там все необходимое для основания поста и для организации похода на юг вдоль Татарского материкового берега.
Выполнение последней миссии легло на плечи Бошняка. Он основал в заливе Нангмар Александровский пост, поднял там русский военно-морской флаг. Отсюда на нивхской лодке в сопровождении казаков Семена Парфентьева, Кира Белохвостова и амгинского крестьянина якута Ивана Мосеева Бошняк отправился на юг. После трудного и длительного плавания, нанеся на карту пройденную береговую черту, 23 мая 1853 года (ст. ст.) исследователь открыл на побережье Татарского пролива залив Хаджи, названный им заливом императора Николая I (или Императорской гаванью, теперь — Советская Гавань).
В ответ на свои неоднократные представления о необходимости официально оформить принадлежность острова Сахалина к России Невельской весной 1853 года получил предписание Н. Н. Муравьева, санкционированное императором. Невельскому предписывалось основать уже в этом же году два или три поста на восточном или западном берегу Сахалина, «но сколь возможно южнее, ибо северная часть сего острова и все прибрежье лимана находится уже под наблюдением Амурской экспедиции и не требует поспешнейших мероприятий в этом отношении».
Предписание правительства было выполнено. Вслед за выставленными уже Мариинским (озеро Кизи) и Александровским (в заливе Чихачева) постами в заливе Анива на юге Сахалина был основан в сентябре 1853 года Муравьевский пост во главе с Н. В. Буссе и его заместителем Николаем Васильевичем Рудановским. Затем на западном берегу Сахалина вблизи Кусунная был выставлен Ильинский пост, а в Императорской гавани — Константиновский пост во главе с Н. К. Бошняком, послуживший началом начал Советской Гавани. Он был расположен в бухте Постовой, откуда рукой подать до станции Совгавань-Сортировочная и до порта Ванино.