Глубокой осенью экспедиция вернулась в Астрахань, где ее участники приступили к обработке собранных материалов, а затем Федор Иванович Соймонов был командирован в Петербург для доклада Петру. Последний одобрил работу и приказал продолжить ее в следующем году.
Гидрографические работы возобновились весной 1720 года. Описания берегов и морские съемки велись от устья Куры до Астрабадского залива на южном побережье моря и от него на 24 мили к северу по его восточному побережью. Чтобы определить ширину Каспия, Соймонов пересекал его на небольшом суденышке (шняве) в нескольких местах. Результатом работ явилась карта западного и южного побережья моря.
Петр дал Вердену и Соймонову новое задание: надо было с учетом всех ранее проведенных съемок нанести на карту северный и восточный берега моря и, таким образом, составить сводную карту всего Каспийского моря.
Получив карту, Петр отправил один экземпляр в Парижскую академию наук.
В 1722–1723 годах Ф.И. Соймонов принял участие в Персидском походе, подготовкой к которому лично руководил Петр I.
Во время похода Соймонов, как человек, хорошо изучивший Каспийское море, постоянно находился при Петре и выполнял его отдельные поручения.
Военные действия начались с наступления русских на город Дербент, расположенный на западном побережье Каспийского моря. В то время Дербент считался крупнейшим торговым городом.
На побережье близ Дербента отсутствовали бухты для кораблей, что делало стоянку весьма опасной, а сохранить флот было просто необходимо. Петр сначала хотел затопить суда на мелководье, чтобы потом при необходимости поднять их, но Соймонов предложил устроить стоянку для десантных судов за небольшим островом Ракушечным.
Федор Иванович предложил царю, поскольку тот неожиданно завел разговор об Америке, исследовать более близкий и менее опасный путь к ней. Но Петр не одобрил этого замысла.
28 июля русские войска благополучно высадились на берег и в конце августа заняли Дербент. Но военные действия на зиму были прерваны, так как сильный шторм погубил много судов с грузом.
Русские войска отправились в обратный путь, оставив в Дербенте небольшой гарнизон.
Во время наступления на Дербент Соймонов занялся съемкой берегов устьев рек Сулак и Аграхан и обследованием местности между ними. Здесь Петр I планировал построить крепость, которая защитила бы российские границы.
Проведя ряд исследований в этом районе, Федор Иванович предложил построить крепость на искусственном острове, который образовался бы, если прорыть канал в лощине, расположенной при разветвлении этих двух рек.
Поход в Персию закончился закладкой крепости, получившей название «Крепость Святого Креста». Правда, весной военные действия предполагалось возобновить.
Петр планировал также построить в Астрахани морской порт, место для которого поручил найти астраханскому губернатору А.И. Воротынскому и Ф.И. Соймонову. По приказу царя 14 кораблей наиболее крепкой постройки были спешно направлены к юго-западному побережью Каспийского моря.
Сухопутными войсками командовал Шипов, а Соймонов был морским начальником, у которого в подчинении были все суда.
Между Дербентом и Апшеронским полуостровом кораблям пришлось выдержать большой шторм. По пути не попалось ни одной бухты, где бы можно было защититься от ветра. Два корабля все-таки вышли из строя, а остальные благополучно добрались до Энзелийского залива и стали на якорь недалеко от города Решта. Вскоре удалось занять и сам город, ибо гарнизон Решта сдался.
Далее, согласно приказу Петра, экспедиция Соймонова направилась к устью Куры, чтобы осмотреть и выбрать место для постройки города и крепости. К весне 1723 года была составлена подробная карта Курьинского устья.
Далее несколько дней русские корабли, присланные из Казани, осаждали город Баку, который и сдался 26 июня 1723 года.
За время пребывания в Баку Федор Иванович собрал множество интересных сведений об этом крае. Особенно он был поражен свойствами нефти. В 1739 году эти сведения были обработаны и напечатаны в «Петербургских ведомостях».
Большая занятость Соймонова во время Персидского похода не помешала ему вести наблюдения и делать записи. При каждом удобном случае он изучал Каспийское море.
Ф.И. Соймонов тщательно производил морские съемки и составлял карты, он всегда старался получить как можно более точные данные.
В 1725 году, незадолго до смерти Петра I, Соймонов получил разрешение провести проверочную морскую опись всего побережья моря. В мае 1726 года Федор Иванович приступил к работе. Поочередно была произведена опись всех берегов, особое внимание предполагалось уделить юго-западному и южному берегам.
Шнява Соймонова взяла курс на юго-восток к Тук-Караганску, а другой корабль (бот) пошел к реке Яик. Опять начался сильный шторм, и бот ограничился беглым описанием острова Кулалы, получив незначительные повреждения.
Соймонов провел ряд наблюдений и съемки. В результате плавания были подготовлены четыре детальные карты заливов и одного из проливов Каспия:
1. «Хартина проливы Апшеронской островами».