Таким образом, в распоряжении Невельского оказывалось свободным для исследований все лето. Но… вместо утвержденной инструкции, которую он надеялся получить в Петропавловске, ему был вручён лишь пакет с письмами Муравьёва и копией инструкции, посланной им для утверждения в С.-Петербург, но утвержденной инструкции не было. Пока шла разгрузка корабля, положение еще было терпимо, но когда она кончилась, а инструкция все еще не прибыла, Невельской принял решение действовать на собственный страх и риск. Он созвал к себе в каюту помощников и ознакомил их со своими планами. "На нашу долю, — сказал он, — выпала… важная миссия, и я надеюсь, что каждый из нас исполнит свой долг перед отечеством… Правда об устьях Амура будет раскрыта". В сознании своего долга он торопит всех и 30 мая, как только были получены с Алеутских островов байдарки, нужные ему для исследований в Амурском лимане, «Байкал» отдал концы и направился на юг.

12 июня Невельской был у восточных берегов Сахалина и, после пятнадцатидневного плавания, 27 июня подошёл к мысу Головачёва на Сахалине, с северо-востока, ограждающего Амурский лиман, и приступил к его описи с корабля и шлюпок.

Лабиринт мелей, быстро сменявшиеся направления течений и встречные южные ветры, с которыми маленькому суденышку трудно было бороться, особенно при незнакомстве с фарватером, заставили Невельского отказаться от мысли исследовать всю огромную площадь Амурского лимана и ограничиться рекогносцировкой. Считая, что наиболее глубокие места, лишенные мелей, должны находиться под защитой берегов, Невельской послал к западному берегу шлюпку, за которой последовал сам на «Байкале» параллельно мели, действительно преграждавшей путь дальше на юг в лиман. Под материковым берегом, против, мыса Ромберга, «Байкал» встретил, наконец, глубины, которые позволили ему обогнуть отмель и при глубине 8–9 м войти в лиман, где корабль и был поставлен на якорь. Отсюда Невельским были отправлены две шлюпки для изучения сахалинского берега и одна в устье Амура под командованием П. В. Козакевича, который, дойдя до мыса Тебах, обнаружил к западу от него бухту, из которой шло сильное течение. Это было устье Амура.