На косе залива Счастья уже было несколько построек, возводились новые. Среди зимовщиков не оказалось больных. С 25 матросами вместе с лейтенантом Николаем Константиновичем Бошняком и приказчиком Российско-Американской компании Алексеем Павловичем Березиным Невельской вскоре на вельботе и баркасе отправился в устье Амура. Там, на мысе Куегда, был официально основан Николаевский пост с постоянной командой во главе с лейтенантом Бошняком. Мичман Николай Матвеевич Чихачев, перешедший в экспедицию с корвета «Оливуца», и топограф П. Попов приступили к подробным гидрографическим исследованиям южной части лимана Амура.
Амурская экспедиция развертывала широкую деятельность. Этим же летом Н. М. Чихачев и Д. И. Орлов совершили большое путешествие на шлюпке вверх по Амгуни, нанесли этот приток Амура на карту и собрали сведения о жизни местного населения.
Зима 1851/52 года для участников Амурской экспедиции прошла в беспрерывных разъездах. Постепенно расширялась сфера их научных интересов. Чихачев осенью совершил поездку вверх по Амуру до озера Кизи и привез сведения о реке и живущих по ее берегам гиляках (нивхах), а также известия о заливе Нангмар (залив Де-Кастри, ныне залив Чихачева). Орлов той же осенью изъездил район к северу от Николаевского поста, совершив поход через селение Коль к озеру Чля, затем перебрался на Амгунь, по ней вышел к Амуру у селения Ухтр и вернулся левым берегом Амура в пост, а оттуда — в Петровское.
По возвращении из этих командировок Орлов снова отправился в Тугурский край, а Чихачев — в залив Нангмар. Во время посещения этого залива Чихачев убедился в том, что это и есть открытый Лаперузом залив Де-Кастри. Он даже видел у одного из аборигенов небольшое зеркало с надписью по-французски: «Лаперуз». От местных жителей Чихачев узнал о существовании к югу от залива Нангмар другого большого залива, известного у них под названием залива Хаджи.
Весной 1852 года Бошняк совершил трудный и очень важный в научном отношении поход на Сахалин. Исследователь пересек остров по направлению реки Тымь и открыл на его западном берегу залежи каменного угля. Попов и Березин произвели съемку правого берега Амура до залива Кизи. Неутомимый Бошняк весной наблюдал в селении Ухтр вскрытие Амура. На основании данных этих исключительных по результатам изысканий Невельской аргументированно ходатайствовал перед Муравьевым о разрешении обосноваться на берегах озера Кизи и залива Нангмар.
С большим уважением относился глава экспедиции к своим сотрудникам. Этот на первый взгляд суровый мореплаватель после более длительного знакомства оказывался на. редкость душевным человеком. Маленький его домик в Петровском был всегда открыт для всех. Здесь шли нескончаемые разговоры о будущем Приамурья и Приморья, вынашивались дерзкие планы предстоящих исследований.
С приходом корвета «Оливуца» (18 июля 1852 года) под командованием лейтенанта Ивана Федоровича Лихачева, заменившего погибшего в 1851 году в Петропавловской гавани И. Н. Сущева, экспедиция пополнилась еще двумя молодыми офицерами: мичманами Александром Ивановичем Петровым и Григорием Даниловичем Разградским. Разградский направился в Николаевский пост на смену Бошняку, Петров был занят перевозкой на баркасе продовольствия и товаров из Петровского в Николаевский пост. Бошняк же должен был прибыть в залив Нангмар и приготовить там все для основания поста. В Николаевском посту начальником оставался Петров. Воронин летом описал побережье Сахалина от мыса Погоби до залива Виахту, открытого Бошняком. Лихачева Невельской отправил в Иркутск к Муравьеву с донесениями. Орлов занимался промерами лимана Амура, но малоуспешно: без парового катера производить промеры фарватеров на крутой волне лимана очень трудно. Сам Невельской, осуществляя общее руководство и координацию действий своих сподвижников, все лето занимался исследованиями северной части лимана.
Осенью 1852 года Бошняк совершил поход по Амгуни до ее истоков, откуда перешел на истоки реки Горин и через озера Самагирское (теперь Эворон) и Чукчагирское по Амгуни же возвратился в Николаевский пост. Таким образом Бошняк и ранее него Чихачев стали одними из первых русских людей, не только побывавших на Амуре в том месте, где он соприкасается с современной трассой БАМа, но и исследовавших эти места. В это же время Разградский с Березиным вышли вверх по Амуру до Кизи, а далее один Разградский до реки Хунгари (Гур). Он проходил место современного Комсомольска-на-Амуре.
