18 августа 1853 года по указанию начальника экспедиции шхуна "Восток" вышла из Нагасаки. Ее экипаж должен был произвести гидрографические исследования Татарского пролива и устья Амура, осмотреть западное побережье Сахалина, выявить здесь удобные стоянки для судов и месторождения каменного угля.
Историю плавания шхуны у берегов Дальнего Востока можно воссоздать во всех подробностях по письмам Воина Андреевича родным, его очеркам "Случаи и заметки на винтовой шхуне "Восток", публиковавшимся в трех номерах "Морского сборника" за 1858 год, а также по выдержкам из его дневника, опубликованным в ряде номеров того же издания в 1895–1896 годах. Эти выдержки были подготовлены к печати сыном мореплавателя Федором Воиновичем. Они существенно дополняют "Случаи и заметки на винтовой шхуне "Восток".
Исследования В.А. Римского-Корсакова были, по существу, продолжением замечательных исследований Геннадия Ивановича Невельского и его сподвижников, способствовавших закреплению России в низовьях Амура. Г.И. Невельской прошел на шлюпке сквозь туманы и штормы до самого узкого места пролива между мысами Лазарева и Погиби, убедившись, что Сахалин отделен от материка проливом. Но доступен ли этот пролив для морских судов? Не рискуют ли шхуна или корвет сесть на мель в неизведанном фарватере? Невельской не успел ответить на этот вопрос.
А тем временем осложнялась международная обстановка. Когда шхуна "Восток" была у берегов Сахалина и Приморья, Россия уже находилась в состоянии войны с вражеской коалицией. Укрепление русских позиций на Тихом океане вызывало тревогу у других великих держав. Можно было ожидать удара англо-французских сил по Петропавловску, основной военной базе России на Тихом океане. Можно ли использовать Татарский пролив для маневров русских военных кораблей в случае столкновения с силами вражеской коалиции? На этот вопрос должен был ответить В.А. Римский-Корсаков. И тридцатилетний капитан-лейтенант блестяще справился со своей задачей.
Выйдя из Нагасаки под парами, шхуна "Восток" взяла курс на север. На двенадцатый день пути на горизонте вырисовались очертания одной из сахалинских вершин. В дальнейшем шхуна следовала Татарским проливом вдоль западного берега Сахалина. Экипаж шхуны тщательно производил промеры глубин, съемки и опись берега. Плавание по неисследованному проливу было весьма трудным для команды. Как пишет Д.Б. Мертваго: "Существовавшие тогда описи Татарского пролива и Амурского лимана требовали проверки, а обстоятельства плавания были далеко не благоприятными: климат суровый, частые густые туманы, отсутствие якорных стоянок и каких-либо предостерегающих знаков. Со всем этим шхуне "Восток" приходилось бороться одной, без всякой надежды откуда бы то ни было получить помощь в случае крайности". Сам Воин Андреевич вспоминал потом, что он пытался сначала вести счет, сколько раз шхуна за время своего плавания садилась на мель. Насчитал 30 раз, а потом бросил.
Командир корабля интересовался не только гидрографическими условиями плавания, но также природой Сахалина и возможностями хозяйственного освоения острова. Он отмечал в дневнике, что в южной части остров покрыт невысокими холмами разных форм, берег состоит из крутых осыпей, нередко рассеченных поросшими лесом ложбинами. Лес часто прерывается пожелтевшими за лето лугами, напоминавшими пожатые нивы. "Почва, видимо, хороша и будет благодарна тому, кто ее обрабатывает, — отметил он в записках, — растительность густа, воды везде много. В лесу можно встретить дуб, березу, сибирский тополь, рябину. По ложбинам стекают к морю журчащие горные ручейки с прозрачной и холодной, словно лед, водой. Местами эти ручейки образуют шумные водопады. Иногда встречаются и более широкие долины, по которым текут довольно значительные реки. По ним можно подняться на шлюпках далеко вверх. Реки то огибают лесистую гору, то извиваются между лугами под навесом ракитника. На каждом шагу новые ландшафты". Воин Андреевич подметил исключительное разнообразие здешнего растительного мира. "Мне случалось встречать на небольшом пространстве такое разнообразие трав, цветов и разных кустарников или вьющихся растений, разумеется, большею частию мне незнакомых, что хоть бы тропикам впору". Во время первого же знакомства с островом мореплаватели встретили на берегу небольшой речки три покинутые хижины да на некотором отдалении заметили медведя.