Берега острова моряки транспорта увидели 12 июня, и сразу же отметили неточность карты, составленной Крузенштерном. Из-за плавучих льдов войти в амурский лиман судну удалось только 27 числа, но Невельской умело распорядился оставшимся временем. Опись и промеры продолжались с утра до вечера, нередко в плохую погоду. Вскоре стало очевидным, что Сахалин — остров, вход в лиман с юга доступен любым судам, а с севера — имеющим осадку до 23 футов (7 м). В саму же реку вели два фарватера: северный, с глубиной 12 футов (3,6 м), и южный, 15-футовый (4,5 м). Завершив промеры, Невельской 30 августа покинул воды Татарского пролива и 3 сентября прибыл в Аян, где застал возвращавшегося с Камчатки Муравьёва. Генерал-губернатор с энтузиазмом воспринял доклад командира «Байкала» и приказал ему выехать в Петербург, чтобы представить результаты исследования высшему начальству. Кроме того, для предварительного уведомления князя Меншикова курьером в столицу немедленно был послан М.С. Корсаков.
Видимо, успех экспедиции задел за живое Нессельроде, и он сразу по получении в Петербypге известия об её достижениях потребовал разжаловать Невельского в солдаты за уход из Петропавловска без формального разрешения18. Однако происки канцлера не принесли плодов: император
Николай I не только снисходительно отнёсся к проступку офицера, но и повысил его в чине. Нессельроде удалось лишь воспрепятствовать скорой реализации планов Невельского, отразившихся в рапорте генерал-губернатора Восточной Сибири от 1 января 1850 года. Соглашаясь со взглядами командира «Байкала», Муравьёв писал о необходимости скорее занять устье Амура, чтобы помешать иностранцам обосноваться там, а также чтобы получить в своё распоряжение пути сообщения сибирских губернии с Охотском и Петропавловском, позволяющие содержать в этих портах сильный боевой флот. Первым же шагом, гласил рапорт, должно быть основание военного поста, контролирующего вход в реку, которое следует поручить Невельскому. Представление Муравьёва поступило в Амурский комитет, рассмотревший его и 3 февраля постановивший ограничиться для начала устройством средствами Российско-американской компании торгового зимовья в заливе Счастья, севернее амурского лимана.
Такое компромиссное решение не устроило генерал-губернатора, и он 18 марта обратился непосредственно к государю. Но тот передал ходатайство в Амурский комитет, из дипломатических соображений переименованный в Гиляцкий. Комитет же вновь высказался против активных действии. Его позиция, во многом определяемая Нессельроде, сводила на нет значение усилий Муравьёва и Невельского, так как постановление об основании зимовья было близко к исполнению. Командир Аянского порта Российско-американской компании, капитан 1 ранга B.C. Завойко ещё 12 июля 1849 года отправил в залив Счастья отставного штурмана Д.И. Орлова с четырьмя сотрудниками и товарами для меновой торговли с гиляками. Выгодно распродав товары, Орлов вернулся в Аян, а 1 мая 1850 года был вторично послан на прежнее место. Там его и нашел Невельской, прибывший в залив 27 июня на транспорте «Охотск». Высадившись на берег, начальник экспедиции не замедлил подчинить Орлова, и вопреки расчётам Нессельроде оставил Российско-американской компании вспомогательные функции, преимущественно источника снабжения19.
Зимовье, названное Петровским, уже строилось, когда гиляки сообщили Невельскому, что минувшей весной в южной части Татарского пролива побывали три иностранных судна, занимавшихся промерами. Это известие встревожило его и побудило, вопреки инструкции, отправиться в устье Амура на шлюпке с шестью вооружёнными матросами и двумя гиляками-переводчиками. Поднявшись на сотню вёрст вверх по реке, Невельской осмотрел берега и 1 августа 1850 года водрузил Андреевский флаг близ мыса Куегда, тем самым учредив Николаевский военный пост. Он говорил с местными жителями, изъявившими желание поступить в российское подданство, и, возвращаясь в Аян, взял с собой двух делегатов, уполномоченных подтвердить эту просьбу высшему начальству. Действия Невельского получили полное одобрение генерал-губернатора. Иначе отнёсся к ним Гиляцкий комитет, заслушавший соответствующую записку Муравьёва, доставленную им лично в ноябре месяце. Председательствовавший в комитете Нессельроде заявил, что основание Николаевского поста и предложение о принятии в подданство гиляков преждевременны, более того, опасны, так как могут вызвать столкновение с китайцами. Его позицию разделили князь Чернышёв и директор Азиатского департамента Л.Г. Сенявин, на сторону же Муравьёва стали князь Меншиков и граф Перовский. Канцлер вновь потребовал разжаловать Невельского, но Муравьев сумел отстоять сотрудника на аудиенции у Николая I.
Выслушав восточно-сибирского генерал-губернатора, император приказал собрать Гиляцкий комитет под председательством наследника, великого князя Александра Николаевича, сочувствовавшего планам Муравьёва. Заседание состоялось 19 января 1851 года. Муравьёв и Меншиков выступили на нём с предложением не ликвидировать Николаевский пост, а заменить его брандвахтой. Однако Нессельроде, Врончснко, Чернышев и Сенявин отрицали целесообразность этой меры, утверждая, что брандвахта не помешает иностранцам утвердиться в устье Амура, но испортит наши отношения с Китаем и погубит кяхтинскую торговлю. Таким образом, канцлер продолжал противиться активизации дальневосточной политики, из соображений равно дипломатических и личных, желая хоть как-то досадить людям, показавшим его несостоятельность в затрагиваемом вопросе20. В итоге комитет так и не принял определённого решения. Выбор между двумя мнениями оставался за Николаем I. Император же, рассудив, что там, где поднят русский флаг, он больше спускаться не должен, 3 февраля 1851 года повелел сохранить Николаевский пост. 12 февраля была образована особая, неофициальная Амурская экспедиция, из 60 матросов и 2 офицеров под командованием капитана 1 ранга Невельского. А через три дня в Пекин отправилась нота с предложением начать переговоры о защите амурского устья от проникновения иностранцев.
К тому времени Невельской, приезжавший в Петербург с Муравьёвым, уже возвращался обратно, на берега Тихого океана. В навигацию 1851 года вместе со своими подчинёнными, лейтенантом Н.К. Бошняком, штурманским прапорщиком А.И. Ворониным, а позднее с мичманом Н.M. Чихачёвым и другими офицерами, он обустроил Николаевский пост и Петровское. В последующие годы помощники Невельского, поочерёдно отправляясь в дальние поездки по окрестным землям, исследовали достаточно обширную территорию вокруг устья Амура, включая и его южные берега, ступать на которые формально запрещалось. Постепенно налаживались отношения российских моряков с гиляками и маньчжурскими купцами, доставлявшими по Сунгари и Амуру пшено, рисовую водку, табак, ткани и другие товары. Однако торговля шла не очень бойко, да к тому же требовала больших расходов. Российско-американская компания отнюдь не торопилась снабжать действовавшую под её же прикрытием экспедицию, и последняя нередко страдала от недостатка продовольствия и припасов. Люди болели, умирали. Отчасти их выручали гиляки, снабжавшие черемшой, кореньями, свежей рыбой и олениной. Так шёл месяц за месяцем, но китайцы в низовьях Амура не показывались.
Ссылаясь на это обстоятельство, Муравьёв в январе 1852 года ходатайствовал о преобразовании Амурской экспедиции в правительственную и об увеличении её состава. Против выступил Нессельроде, настаивавший на крайней осторожности действий. Лишь в марте 1853 года, воспользовавшись ухудшением отношений между Россией и западными державами, спровоцированным посольством князя Меншикова в Константинополь, генерал-губернатор сумел добиться своего. Он подал императору обширную записку, в которой помимо уже поставленных вопросов был поднят и вопрос о необходимости заявить свою претензию на весь левый берег Амура. Николай I согласился с большинством предложений Муравьёва, включая предоставление начальнику Амурской экспедиции прав военного губернатора. Но если Невельской ещё в начале того года, на свой страх и риск, распорядился основать посты в заливе Де-Кастри и у озера Кизи, то ведомство Нессельроде всячески затягивало начало переписки с Китаем. Впрочем, нет худа без добра: когда в мае на Амур пришло известие о подготовке американцами двух миссий, дипломатической — в Японию и научной — к северным берегам Тихого океана, начальник экспедиции поспешил выслать людей на юг от Де-Кастри, с приказанием везде объявлять о принадлежности этой территории России. 6 августа 1853 года лейтенант Бошняк основал в заливе Хаджи новый пост, названный Константиновским. Столь самовольные действия, противоречившие инструкциям и взглядам руководителя внешнеполитического ведомства на Нерчинский договор, конечно, болезненно воспринимались последним.
