Но, несмотря на такой неблагоприятный оборот дела, вопрос этот вскоре возбудил капитан-лейтенант Г.И. Невельской (1813 — 1876 гг.). Собрав обширные исторические сведения об Амуре и сопоставив все факты, добытые различными экспедициями, Невельской пришел к твердому убеждению, что устье Амура проходимо. Назначенный командиром транспорта «Байкал», которому предстояло идти с казенным грузом в Тихий океан, Невельской немедленно возбудил ходатайство о разрешении ему исследовать устья Амура. Ходатайство это, поддержанное И.Н. Муравьевым (впоследствии графом Амурским) и начальником главного морского штаба князем Меньшиковым, было представлено императору Николаю I Прибыв в Петропавловск и сдав груз, пылкий Невельской, не ожидая Высочайшего разрешения, направился на «Байкале» к устьям Амура и здесь 42-дневным плаванием блестяще подтвердил правильность своих предположений: Амур оказался доступным для морских судов.
Одновременно Невельской открыл: 1) что Сахалин, который все до этого времени считали полуостровом, затруднявшим сообщение с Амуром со стороны Камчатки, есть остров, отделенный от материка удобным для морских судов проходом; 2) что Амурский лиман имеет два доступных входа со стороны моря — из Татарского пролива и из Японского моря; 3) что на юго-восточном берегу Охотского моря имеется закрытая от всех ветров бухта св. Николая, превосходящая своими качествами бухты всех русских портов на Дальнем Востоке.
Таким образом удалось рассеять почти двухвековое заблуждение и Восточная Сибирь, отрезанная от Тихого Океана тундрами, горами и тайгой, получала возможность беспрепятственного сообщения с побережьем. Послав донесение о сделанном открытии в Петербург и представив одновременно подробную записку о значении для России Приамурского края, Невельской немедленно приступил к дальнейшему исследованию реки и её бассейна.
Между тем большинство членов Особого Комитета, собранного для обсуждения Амурского вопроса, не только не доверяли открытиям Невольского, но сочли его достойным строгого наказания за дерзкий, самовольный уход из Петропавловска. Однако император Николай I, понимая побуждения Невельского, не только простил его, но и присвоил звание капитана 2 ранга, а офицеров транспорта и команду — чинами и наградами.
В начале 1850 г. Невельской сам прибыл в столицу и представил материалы экспедиции к Амуру. Вскоре его снова послали на Восток, в распоряжение генерал-губернатора Восточной Сибири Н.Н. Муравьева, для дальнейшей деятельности на реке Амур. Несмотря на явные выгоды, представляемые приобретением Амура, Особый комитет, опасаясь возможного столкновения с Китаем и Англией, разрешил основать на восточном побережье Охотского моря лишь одно зимовье (Николаевский пост), строго запретив активные шаги в лимане Амура.
Однако энергичный Невельской начал действовать на свой страх и риск. Прежде всего, он решил убедиться, какие меры принял Китай для обеспечения реки Амур от посягательств соседа. Точные исследования показали, к великому изумлению Невельского, что сам Китай совершенно игнорирует Амур, не имея по берегам его, от устьев до Хинганского хребта, никаких крепостей или военных постов, а, тем более, военной флотилии на всем течении реки. Вместе с этим выяснилось, что ни одно из племен, живущих по Амуру, Сунгари и их притокам, не платит Китаю податей (ясака). Последнее особенно обрадовало Невельского. Хорошо знакомый с историей межгосударственных отношений Китая и России, Невельской обратился к первому дипломатическому акту — Нерчинско- му трактату 1689 г. и убедился в исторических правах России на Амурский край. Это следовало из основного пункта трактата, определявшего границы между империями.
Таким образом, в продолжение 150 лет Россия, имея права на Амурский край, не использовала их из-за географического невежества своей политической элиты. Невельской решил Приамурский край с островом Сахалином объявить принадлежащим России, и 1 августа 1850 г. на мысе Куегда, в недавно основанном Николаевском посту, русские моряки торжественно подняли андреевский флаг и объявили о присоединение края к России.
Однако решительные действия Невельского вызвали сильное недовольство и раздражение петербургских чиновников. И на этот раз Особый комитет счел его поступок дерзостью, достойной разжалования в матросы, о чем и доложил императору. Но, получив от Н.Н. Муравьева донесение о происшедшем, Николай I назвал поступок Невельского «молодецким, благородным и патриотическим», наградил его орденом Владимира 4 степени и на докладе Особого Комитета положил свою легендарную резолюцию: «где раз поднят русский флаг, там он спускаться не должен». Одновременно для прекращения постоянного противодействия председателем Особого Комитета был назначен Наследник престола Великий князь Александр Николаевич.
Вот таким образом удалось снова пересмотреть проблему Амура. Действия Невельского признали правильными, а Амур и его устья объявили находящимися под наблюдением и охраной России до окончательного разрешения этого вопроса путем дипломатических переговоров с Китаем. Вместе с этим, для предварительного исследования края, поддержания сношений с туземными племенами и для охраны Амура от посягательств иностранцев, в Николаевском и Петровском постах разместили так называемую Амурскую экспедицию в составе нескольких морских офицеров и 60 матросов. Командование экспедицией поручили капитану 1 ранга Невельскому.
Прибыв в 1852 г. к месту своего назначения, Невельский немедленно приступил к выполнению порученного ему дела. В продолжение почти четырех лет экспедиция в составе лейтенантов Бошняка, Куприянова, мичманов Чихачева, Разградского, Петрова, прапорщика корпуса штурманов Воронина, доктора Орлова, топографов Шгегера и Попова и при участии приказчика Российско-Американской компании Березина провела подробное исследование края, опись берегов, составила ряд карт и собрала важнейшие материалы для будущих дипломатических переговоров с Китаем. Терпя всевозможные лишения от недостатка провизии, топлива, перевозочных и других средств, экспедиция, почти отрезанная от всего культурного мира, проделала за это время колоссальную работу национального значения. Благодаря этому Россия приобрела богатую, важную в политическом, стратегическом и экономическом отношении область, положив начало своего развития на берегах Тихого океана. Неся огромную ответственность перед родиной за каждый свой шаг, экспедиция эта несколько раз вполне сознательно превышала данные ей полномочия и, побуждаемая патриотическими стремлениями, на своих плечах вынесла всю физическую и нравственную тяжесть этой славной работы.
Вот её результаты: 1) открыв доступность Амура с моря, Невельской и его сподвижники на свой страха и риск объявили Амур принадлежащим России; 2) присоединили к России Сахалин, Уссурийский край и побережье от устьев Амура до Корейской границы; 3) исследовали внутренность страны по Хинганскому хребту и бассейну реки Уди и верхнего Амура, доказав, что со времени Нерчинского трактата 1689 г. Россия имеет права на владение этими областями; 4) разрешили важнейший (морской) вопрос о необходимости обладания для России побережьем к югу от Амура, открыв нисколько удобных бухт и гаваней (Де-Кастри, Императорская гавань и другие); 5) изучая в продолжение 4 лет край своим справедливым, гуманным и внимательным отношением к инородцам возбудили их симпатии к России и обеспечили мирное присоединение новых областей; 6) исследовали богатства края, открыли залежи каменного угля на Сахалине.