В составе экспедиции были офицеры флота и армейских частей, чиновники Российско-Американской компании, рядовые и урядники Якутского и Иркутского казацких полков, матросы и нижние чины Охотской флотилии. Многие, особенно вольнонаемные мастеровые — с семьями. Среди участниц экспедиции были не только жены нижних чинов, но и офицеров — Д.И. Орлова и А.В. Бачманова. Безвыездно пробыла все эти годы в экспедиции супруга Г.И. Невельского Екатерина Ивановна. Сначала Петровское, а затем Николаевск являлись средоточием русской жизни на Амуре. Но все нити управления вели отсюда в Иркутск, к генерал-губернатору самой восточной части российских владений.
О влиянии Муравьева на деятельность Невельского хорошо сказал более века назад историк П.В. Шумахер: "Патриот в душе, ободряемый настойчивостью генерала Муравьева, он с твердостию шел вперед и, не взирая ни на какие противудействия, основал несколько военных постов в устье Амура, в гаванях Татарского берега и на острове Сахалине". А советский историк Дальнего Востока М.Г. Штейн обобщил действия обоих: "Понадобился отважный капитан Невельской и решительный Муравьев, чтобы так называемый "амурский вопрос" сдвинуть с мертвой точки".
И это действительно так. Сам Г.И. Невельской, подводя итоги работы Амурской экспедиции, с полным правом и понятной гордостью писал, что все изложенные им факты "весьма знаменательны в истории Приамурского и Приуссурийского краев, ибо они составляют последний краеугольный камень в незыблемый фундамент, воздвигнутый Амурской экспедицией к признанию Амурского и Уссурийского бассейнов с островом Сахалином за Россией".
Всячески поддерживая Геннадия Ивановича, иногда осторожно его поправляя и даже выговаривая ему за его запальчивость, вызванную неосведомленностью в дипломатических тонкостях, а подчас и просто за невыдержанность, которые могли навредить делу, правитель края тщательно и продуманно готовил плавание по Амуру. Он видел, что Амурской экспедицией проделана труднейшая предварительная работа, на основе которой можно принимать дальнейшие решения. Но это оказалось делом отнюдь не простым. Еще в начале 1852 года Муравьев просил разрешения снарядить осенью специальную команду, чтобы, спустившись по течению Амура, она послужила бы для укомплектования морских сил в его устье и в заливе Де-Кастри. В ответ из Петербурга пришел отказ и внушение — "вследствие объяснения канцлера графа Нессельроде" — о необходимости крайней осторожности и "неспешности" в этом деле. Муравьев терял почву под ногами. В дополнение к проискам давних недругов генерал-губернатора подал в отставку после одиннадцатилетнего пребывания на своем посту его единомышленник, министр внутренних дел Л.А. Перовский. Тем самым Муравьев лишился существенной поддержки. В такое время особенно ценной оказалась помощь великого князя Константина. Но даже и генерал-адмиралу многое было неподвластно. Николаю Николаевичу оставалось одно — снова ехать в Петербург. Получив из столицы разрешение, он отправился туда в начале 1853 года.
Но еще задолго до того, в 1851 году Муравьев командировал военных моряков Петра Васильевича Казакевича и Александра Степановича Сгибнева, а в 1852 году и корабельного инженера Михаила Петровича Шарубина на реку Шилку, в Сретенск, для постройки судов — первого на Амуре парохода "Аргунь", а также барж, баркасов, лодок и плотов для того, чтобы осуществить задуманный сплав. Распоряжался всем Казакевич. Он же вместе со Сгибневым делал промеры реки и составлял карты для плавания на Шилке. А инженер был занят строительством. Во всем этом предприятии был немалый риск для генерал-губернатора, которого нетрудно было бы обвинить в самоуправстве и превышении власти.
Трудно сказать, сколько мытарств пришлось бы перенести Муравьеву в Петербурге, если бы не связанное с неминуемо приближавшейся Крымской войной осложнение международной обстановки в целом и в частности — на Дальнем Востоке. Оказавшись в столице в конце марта 1853 года, Николай Николаевич немедленно представил императору особую записку, в которой настойчиво призывал ввиду ожидаемого разрыва отношений с некоторыми странами Европы принять безотлагательные меры на Дальнем Востоке, привлекавшие алчные взоры других держав, не говоря уже об отдельных мелких хищниках — китобойцах, купцах и т. п.
Муравьев рассказывал потом, что царь согласился с необходимостью защиты Дальнего Востока, однако подвел его к карте и сказал, показывая на устье Амура: "Все это хорошо, но я ведь должен посылать защищать это из Кронштадта". На что Муравьев, проведя рукой по течению реки, ответил, что можно те края и ближе подкрепить. "Сами обстоятельства указывают этот путь", — добавил он. На что царь ответствовал: "Ну так пусть же обстоятельства к этому и приведут, подождем".