Растительный мир Сахалина впервые был исследован в 1860–1861 годах. С борта клипера «Опричник» на Сахалин высадились исследователь быта айнов Брылкин и топограф Шебунин. Последний делал топографическую съемку острова, а Брылкин составлял словарь айноского языка и записывал народные сказания. В то же время поручик Гусев в Дуэ производил метеорологические наблюдения. В 1867 году горный инженер И. А. Лопатин начал общее исследование огромного острова. Он вышел из Кусуная (западное побережье) и, пройдя горы и дикую тайгу, почти достиг южной оконечности Сахалина. Лопатин продолжал свои исследования на Южном Сахалине и в 1868 году. Презирая опасности, тяжко больной, он не бросал своих работ и сумел обследовать семь известных к тому времени месторождений угля на острове.
Морской офицер К. С. Старицкий в то время произвел многочисленные наблюдения для определения широты и долготы южной оконечности Сахалина — скалистого мыса Крильон. В 1871 году К. С. Старицкий определил с предельной точностью широту и долготу двенадцати различных пунктов на Сахалине, открыл на северной оконечности острова гавань Куегду, а на юге Татарского пролива — остров Моверон (Тотомисири), на котором до Старицкого не бывал ни один европеец. Сведения о Сахалине появились в печати: о русских исследователях острова писала газета «Аляска Геральд» в Сан-Франциско, газеты Центральной России, Сибири и другие. В 1875 году был составлен словарь сахалинского наречия, который до нашего времени считается единственным. Составитель его — Добротворский — был лучшим знатоком языка айнов.
В 1881 году на Сахалине появляется новый представитель русской науки — Иван Поляков. Этот замечательный человек в свое время составлял научное описание коллекции Н. М. Пржевальского. Бесстрашный исследователь прибыл на Сахалин и всесторонне изучил этот остров. Он нашел здесь кости вымершего кабана, открыл старые погребенья народа айнов, собрал коллекцию черепов, доказал, что в каменном веке древние сахалинцы умели изготовлять глиняные сосуды. Отставной лейтенант Зотов нашел нефть на севере острова, другой пытливый сахалинец обнаружил целые озера нефти, застывшей, как жир, и отвердевшей на поверхности земли. Первые поселенцы Сахалина уже знали об отдельных месторождениях золота, железа и меди… На Сахалине выросли Александровский пост, селение Корсаковское, где доктор П. И. Супруненко основал метеорологическую станцию. Вода, высокие горы, дремучие леса Сахалина изучались и покорялись русскими людьми.
На мысе Крильон уже давно стояла красная башня с белым куполом. Это был знаменитый Крильонский маяк — страж Южного Сахалина, о котором писал А. П. Чехов, побывавший на Сахалине в 90-х годах. Чехов на Сахалине видел не только тюрьмы и людей, прикованных к тачкам. Он изучал промыслы, где добывали морскую капусту, интересовался нефтью, открытой инженером Вацевичем, виделся с отважными моряками тихоокеанских кораблей.
Однако японцы, ссылаясь на то, что в южной части острова имелось несколько мелких селений японских рыбаков, добились того, что с 1854 года Сахалин, по Симодскому трактату, был признан территорией, находящейся в совместном владении России и Японии.
Курильские острова стали известны русским еще в 1697 году, когда Владимир Атласов увидел курящиеся острова-вулканы к югу от камчатского мыса Лопатка. В 1711 году Иван Козыревский первым из русских вступил на скалистый берег Первого Курильского острова (Скюмусю), откуда он стал плавать к югу — «проведывать Апонского царства». А. С. Пушкин писал, что в 1715 году Козыревский «покорил первые два Курильских острова и привез… известие о торговле сих островов с купцами города Матмая». Посланные Петром Великим мореплаватели Иван Евреинов, Федор Лужин и Кондрат Мошков ходили вдоль гряды Курильских островов в 1719–1721 годах.
Уже к 1725 году русские знали не менее двадцати островов Курильской гряды. В тот год, на основании русских данных, была издана карта Камчатки в «Большом Атласе» И. Д. Гоманна, на которую были нанесены Курилы. Через пять лет на страницах «Санкт-Петербургских Ведомостей» можно было прочесть о подвигах И. Козыревского, который «о пути к Япану и по которою сторону островов идти надлежит, такожде и о крайнем на одном из оных островов имеющемся городе Матмае или Матсмае многие любопытные известия подать может». Тогда же Беринг поставил вопрос об исследовании морских путей между устьем Амура, Охотском, Камчаткой, Японией и Курильскими островами. В 1730 году Василий Шестаков с небольшим отрядом осмотрел первые острова Курильской гряды: Сюмусю, Парамушир, Ширинки (Дьякон), Маканруши и Онекотан. Знаменитый исследователь Камчатки Степан Крашенинников, труды которого впоследствии изучали Вольтер и Пушкин, начал в 1766–1767 годах сбор сведений для описания Курильских островов.