Чекановский начал свои геологические исследования в 1868 году и вел их до 1876 года. Район его работ простирается от Предбайкалья, Забайкалья до Крайнего Севера. Он работал в бассейнах рек Нижней Тунгуски, Оленека и Яны. В 1868–1870 годах Чекановский подробно изучал геологическое строение Иркутской губернии и написал работу «Геологические исследования в Иркутской губернии», получившую высокую оценку Географического общества и Международной географической выставки в Париже в 1875 году.
Геологические исследования Чекановского внесли много нового в знания о тектонике Прибайкалья. Сам Чекановский писал А. Ф. Усольцеву 28 декабря 1872 года из Култука: «Смею надеяться, что труд мой показывает, что по двум главным, мне представляется, вопросам — хребет Байкальский и угленосная формация — исследование приняло факты, которые более или менее изменяют прежнее о них мнение и что результаты исследований угленосной толщи могут служить некоторым основанием для практических в ней предприятий». Добавим к этому, что исследования Чекановского помогли ему создать общую картину орографии Прибайкалья.
Но все же самим озером Байкал больше всех занимался И. Д. Черский — замечательный самоучка, геолог и географ. В течение пяти лет он сначала один, а затем с женой М. П. Черской на лодке объехал весь Байкал, углубляясь в стороны от озера. За 1877–1881 годы, исследуя побережье Байкала, Черский прошел 3375 верст. Основные выводы из своих исследований Черский опубликовал в ряде статей, которые составили затем целый том «Записок Восточно-Сибирского отдела. Русского географического общества».
Огромной заслугой Черского является составление подробной геологической карты береговой полосы Байкала в масштабе 10 верст в дюйме. Он выдвинул свою теорию происхождения озера-моря, заявив, что Байкал «результат медленных и постепенных преобразований, действовавших с тех пор (от вод досилурийского океана. — А. А.) непрерывно до настоящего времени, ежеминутно прибавляя что-либо новое на пути к современным особенностям бассейна».
Большой след оставил Черский и в географии Восточной Сибири. Последнее свое путешествие он совершил с женой в 1891–1892 годах из Иркутска в Якутск, оттуда достиг через Верхоянский хребет реки Колымы. Зиму семья Черских (а с ними был и 12-летний сын Александр) провела в Верхнеколымске, а весной Черский начал свое путешествие к устью Колымы, во время которого скончался. Географическое общество за его исследования трижды награждало Черского: малой серебряной (1876), малой золотой (1878) и медалью Литке (1886). Его именем назван хребет в Восточной Сибири. Исследования Черского составили целую эпоху в геологическом и географическом исследовании Восточной Сибири и, в частности, во всестороннем изучении озера Байкал и прилегающих к нему земель, которые непосредственно связаны в настоящее время со строительством Байкало-Амурской магистрали.
Изучением Байкала занимались В. И. Дыбовский и Б. Годлевский, также сосланные сюда по делу польского восстания 1863 года. С 1871 по 1876 год они изучали фауну Прибайкалья, Байкала, Амурской области и Приморья (Уссури и озера Ханка). Они установили, что в Байкале имеются виды животных и рыб, присущие лишь этому озеру, в том числе рыб до 20 видов. Они определили его глубину — 1373 метра (против истока Ангары).
В 1889–1892 годах знаменитый Владимир Афанасьевич Обручев изучил Прибайкалье, верхнее течение Лены и остров Ольхон на Байкале. В 1890 году он исследовал Олекминско-Витимскую горную страну, ее западную часть в бассейнах рек Бодайбо, Тахтыги и Ныгри. Его исследования подтвердили в какой-то степени представления П. А. Кропоткина о прерывистости хребтов, об отсутствии сплошных и длинных водораздельных горных хребтов и цепей. Он много путешествовал вблизи Витима от Лены до реки Бодайбо и нашел, что наиболее высокой частью района оказалась горная цепь между притоками Витима, Вачи и Большого Патома. Обручев назвал ее Лено-Витимским водоразделом, а всему междуречью предложил дать имя Кропоткина. Результаты своих исследований Обручев изложил в статье «Геологическое исследование Олекминско-Витимской горной страны и ее золотоносных россыпей в 1890 г.» (1891 г.).
