Невельской был одним из образованнейших офицеров в русском флоте того времени. Поступив шестнадцатилетнем юношей (он родился 25 ноября 1813 года) в морской корпус, Невельской был выпущен из него 21 декабря 1832 года во флот мичманом и с тех пор ежегодно плавал на разных кораблях, главным образом, в Балтийском и Северном морях, а также в Средиземном и Белом, куда он совершал переходы на кораблях из Кронштадта и в Кронштадт и, по отзывам своих товарищей и начальников, изучил в совершенстве морское дело.
15 июня 1846 года Г. И. Невельской был произведен в капитан-лейтенанты и начал сразу же добиваться назначения в воды Тихого океана. Нужно сказать, что еще во время пребывания в корпусе ему стали известны соображения Петра I о важном значении Амура и его устья для России. Невельской заинтересовался амурской проблемой, изучил всю относившуюся сюда литературу и пришел к выводу, что такая большая река, как Амур, не может бесследно теряться среди песков, как бы велики те ни были, что из Амура должен существовать выход в море, доступный и для судов с большой осадкой. С другой стороны, и, соображения посетивших Татарский пролив и Амурский лиман Лаперуза, Браутона, Крузенштерна и Гаврилова о существовании перешейка между материком и Сахалином казались ему неубедительными, поскольку никто из них не пересекал ни с севера на юг, ни с востока на запад. В общем всё было противоречиво, двусмысленно, недоговорено. Нужны были новые, вполне достоверные факты, а такими Невельской не располагал. Добывать их надо было самостоятельно. Для осуществления своей мечты он и стал проситься на Дальний Восток.
Старания его увенчались успехом, и Невельскому было поручено командование транспортом «Байкал», на котором в Петропавловск Камчатский следовало доставить ряд грузов военного назначения.
С готовыми идеями и планом изучения устьев Амура Невельской, получив назначение, обратился к тогдашнему начальнику Главного морского штаба князю А. С. Меньшикову и просил разрешения по прибытии на Камчатку отправиться на «Байкале» в Амурский лиман для описных работ.
Меньшиков, сославшись на уже состоявшееся постановление Особого комитета о передаче Амура Китаю и на тот факт, что опись его как китайской реки "повлечет нежелательную для министра иностранных дел Нессельроде неприятную переписку с китайским правительством", отказался дать такое разрешение, отметив, что кредиты Невельскому отпущены только на год и что поэтому, прибыв в Петропавловск осенью 1849 года, он не будет иметь ни времени, ни средств для осуществления своих предложений.
Одновременно, по совету Меньшикова, он обращается к незадолго перед тем назначенному генерал-губернатором Восточной Сибири Н. Н. Муравьёву, в ведении которого находились порты Тихого океана. В разговоре с Муравьёвым Невельской повторил ему свои соображения, уже изложенные Меньшикову. Муравьёв сочувственно отнесся к его планам и идеям, но помочь отказался, мотивируя тем, что все убеждены в недоступности Амура с моря, что в этом убедили и Николая I, который даже сказал: "для чего нам эта река, когда положительно уже доказано, что входить в ее устье могут только одни лодки".
Однако Невельской в словах Меньшикова о недостатке времени и средств усмотрел для себя выход: надо было выиграть время для экономии средств и, следовательно, напрячь все усилия, чтобы добиться скорейшего выхода в плавание находившегося тогда еще на стапелях в Гельсингфорсе «Байкала». Невельской добился того, что судно гораздо раньше срока было спущено на воду и 20 июля уже пришло в Кронштадт. Он вновь докладывает изумленному такой быстротой Меньшикову о готовности судна к плаванию и снова умоляет дать ему просимое разрешение для исследований и описи Амурского лимана, или, в крайнем случае, даже только юго-западного берега Охотского моря, откуда, если это потребуется, всегда можно будет Официально объяснить, что он был занесен в Амурский лиман течениями и нередкими здесь свежими ветрами. Поддержанный Муравьёвым и министром внутренних дел Л. А. Перовским, он добивается согласия Меньшикова составить проект инструкции.
В этом проекте Невельской между прочим ставил вопрос о необходимости описать юго-западный берег Охотского моря до устья Амура и самое устье, а также северо-восточный берег Сахалина до 52° северной широты. Однако Меньшиков все это вычеркнул, написав в своей инструкции весьма неопределенно, что Невельскому разрешается"…осмотреть юго-западный берег Охотского моря между теми местами, которые были определены или усмотрены прежними мореплавателями". Но ведь Крузенштерн был в лимане, Гаврилов был также в нем и заходил даже далее, поднявшись на 12 км вверх по самому Амуру. Где можно было провести грань между тем, что разрешалось и чего нельзя делать, чтобы не навлечь на себя наказания, которым Меньшиков пригрозил Невельскому в случае ослушания или неблагополучия судном?
При этих условиях Невельской, желая заручиться поддержкой Н. Н. Муравьёва, пишет тому в Иркутск письмо, сопровождает его проектом инструкции, которую просит просмотреть, и, поддержав ее, переслать обратно в Петербург для утверждения. В одном из пунктов этой инструкции значилось, что Невельской должен был "описать юго-восточный (фактически, конечно, юго-западный. — Л. К.) берег Охотского моря и берега Татарского залива". Понимая, что без утверждения инструкции, в которой бы прямо говорилось о необходимости описи Амурского лимана и Амура, он в случае неудачи рискует очень многим, Невельской, не в пример Гаврилову, который, несмотря на огромную важность поставленной перед ним задачи, нашел мотивировки для оправдания ее невыполнения, писал Муравьеву, что он "великолепно понимает значение познания этой страны для России и употребит все свои силы и способности, чтобы представить добросовестную картину мест, доселе закрытых мраком".
21 августа 1848 года «Байкал» вышел из Кронштадта, 15 ноября бросил якорь в Рио-де-Жанейро, 2 января 1849 года пересек меридиан мыса Горн на Огненной Земле, зашел в Вальпарайзо и Гонолулу и 12 мая 1849 года, на 2,5–3 месяца раньше срока, прибыл в Петропавловск. 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.
10 июля Невельской на трех шлюпках сам отправился в плавание, создавшее ему славу и признательность поколений. 11 июля он обогнул мыс Тебах и вступил в Амур. Дойдя до мыса Куегда на левом берегу Амура, он повернул к правому берегу и, следуя под ним вниз по течению снова вышел в лиман. Придерживаясь материкового берега, Невельской 22 июля (3 августа) достиг наконец самого узкого места в Татарском проливе.
Здесь, между мысами Лазарева и Муравьева на материке и низменным мысом Погоби на Сахалине, вместо установленного Лаперузом-Браутоном, Крузенштерном и Гавриловым перешейка, Невельской открыл названный впоследствии его именем пролив шириной в 7 км и с глубинами от 6 до 14 м. Двигаясь этим проливом дальше на юг, Невельской 24 июля достиг тех мест, до которых с юга доходили Лаперуз и Браутон. Сомнений больше не было: Сахалин оказался островом.
