Путешественники из остатков лодки сколотили салазки и потащили их на юг, к Верхней Таймыре, в надежде встретить там ненцев. Вскоре салазки развалились. Из-за отсутствия продуктов отряду грозила голодная смерть. И тогда больной Миддендорф решил остаться на месте с коллекциями, а четырех своих спутников отправил на юг, о чем рассказано в начале очерка.
Они добрались до стоянки долган. Вождь племени Тойтум решил немедленно отправиться на поиски Миддендорфа, но в это время начался страшный буран. Ваганов с Тойтумом дважды делали попытки отправиться на помощь начальнику экспедиции, но оба раза вынуждены были возвращаться ни с чем. Только когда буран несколько стих, то удалось отыскать и спасти отважного ученого.
Экспедиционный отряд 1 декабря прибыл в Туруханск, откуда Миддендорф послал в Академию наук первый отчет о путешествии, а также известил, что готов отправиться в Якутск для исследования вечной мерзлоты.
Результаты исследований на Таймыре были впечатляющи. Ведь удалось обследовать совершенно неизвестные до того районы Таймыра. Впоследствии Миддендорф отметил: «Мы пять месяцев странствовали за пределами самых крайних поселений — от Филипповского до Ледовитого моря и обратно». В арктических широтах экспедиция пересекла Таймырскую тундру с запада — юго-запада на восток — северо-восток (1 000 километров) от Пясины до Хатанги и в меридиональном направлении от Филипповского до устья Нижней Таймыры (400 километров). Из Туруханска в Академию наук были доставлены ящики с геологическими образцами, 8 500 гербарных экземпляров растений, 445 млекопитающих в шкурах и 495 — в спирту, 562 тушки птиц, 294 экземпляра рыб, 500 беспозвоночных в спирту.
Во время экспедиции были проведены обширные съемки местности. А. Ф. Миддендорф убедился в правильности описаний Таймырского побережья и внутренних районов полуострова, сделанных участниками Великой Северной экспедиции 1733–1743 годов. Так, он много сделал для справедливой оценки деятельности Семена Челюскина, еще в 1742 году первым достигшего самого северного мыса таймырского побережья. Именно Миддендорф предложил назвать этот мыс по фамилии отважного моряка.
Геологические и орографические наблюдения Миддендорфа позволили ему описать рельеф обширной области между нижним Енисеем и Хатангой и впервые охарактеризовать геологию этой области. Он открыл и описал отдельные возвышенности на западе Северо-Сибирской низменности и центральную часть гор Бырранга — систему невысоких хребтов в центре Таймырского полуострова.
Миддендорф высоко оценил заслуги своих спутников в успешном завершении труднейшего этапа экспедиции — исследования Таймыра. Впоследствии он выразил свое отношение к ним такими проникновенными словами: «Об этих товарищах моих в самом трудном из похождений в моей жизни я могу повторить только то, что… во всем свете едва ли где можно еще найти такое несравненное душевное довольство, такую находчивость и проворство во всех едва вообразимых напастях нагой пустыни, такое непоколебимое доверие к своему предводителю, доходившее до романтической привязанности, как в народном характере так называемого простого русского человека».
Якутск (Старинные рисунки)
Экспедиция прибыла в Якутск 18 февраля 1844 года. В течение семи недель Миддендорф проводил там наблюдения в так называемом «колодце Шергина». Это был шахтный колодец глубиной 116,4 метра, проходку которого в мерзлых породах на окраине Якутска осуществил в 1828–1837 годах служащий Российско-американской компании Федор Шергин. То, что на такой глубине «земля была найдена в замерзшем состоянии», поразило ученый мир. Многие ученые считали сведения об этом недостоверными.
Наблюдения Миддендорфа в «колодце Шергина» окончательно убедили ученых России и Западной Европы «в существовании многолетне-мерзлой подпочвы, заставили их признать, что они получили правильное понятие о распределении и мощности мерзлой зоны литосферы». Более того, мерзлотные наблюдения (с помощью бура), проведенные Миддендорфом в 13 пунктах Сибири, позволили ему составить в первом приближении картину распространения многолетне-мерзлых почв в этом регионе.
В Академии наук сомневались, что Миддердорф после тяжелейших походов по Таймыру предпримет путешествие к Охотскому морю по неизведанным районам Восточной Сибири. Но он был неутомим и стремился продолжить исследования.
В конце марта 1844 года экспедиция, в состав которой кроме начальника входили Ваганов, Брант, Фурман, казачий унтер-офицер Решетников, казак Долгий и несколько якутов, вышла из Якутска. До села Амги (на реке Амга, притоке Алдана) грузы экспедиции тащили волы, а далее его распределили на вьюки 72 лошадей. Дело в том, что далее на пути к Охотскому морю протяженностью более 1 000 километров по совсем не обследованным районам была только вьючная тропа. Часть вьюков составляли материалы для изготовления большой кожаной байдары.
Выйдя из Амги, экспедиция перешла на Учур, приток Алдана, а затем по нему и его притокам прошла к водоразделу — восточным отрогам Станового хребта — и, перевалив их в середине июня, вышла к верховьям реки Уды. Затем по Уде на построенной байдаре, которую так и назвали «Байдара», экспедиция прошла к Удской губе Охотского моря. Таким образом, впервые научная экспедиция прошла по юго-восточной части Верхоянско-Колымского края, выполнив съемку всей реки Уды.
Дождавшись, когда переменившийся ветер отгонит льды от побережья, экспедиция на «Байдаре» прошла на восток вдоль берега моря, изучая геологию побережья и производя опись южного берега Удской губы с острова Медвежий, южного побережья острова Большой Шантар, где ученых поразило большое количество медведей.
Далее были описаны Тугурский и Ульбанский заливы (южная часть залива Академии, названного так Миддендорфом). При этом экспедиция фактически обнаружила Тугурский полуостров с удобной гаванью-заливом Константина. Затем к востоку был замечен полуостров Тохареу. Восточнее на материке экспедиция открыла хребет Мевачан длиной до 100 километров.
30 августа Миддендорф отправил на «Байдаре» Бранта и Фурмана с коллекциями в Удский острог, где был организован научный стационар. Там в течение года Фурман производил регулярные метеорологические наблюдения и продолжал пополнять ботаническую и зоологическую коллекцию. А Брант с собранными экспедицией коллекциями возвратился в Якутск, а затем добрался до Иркутска.
Проводив «Байдару», Миддендорф и Ваганов на челноке за три дня доплыли до устья реки Уякон. Там они проводили съемку реки и пополняли свои сборы. Затем они возвратились к устью Тугура. За это время Миддендорф сумел лучше познакомиться с бытом эвенков и нивхов. Он даже составил небольшой словарь языка нивхов, записал их песни и легенды.
В конце сентября Миддендорф и Ваганов на верховых и вьючных оленях от устья Тугура отправились в обратный путь. Они добрались до перевала через почти меридиональный Буреинский хребет (название, впервые предложенное Миддендорфом). Далее, перевалив в долину Бурей, путешественники спустились по ней до устья Нимана, а по нему и его притокам прошли в бассейн Селемджи. Двигаясь к северо-западу, они достигли Зеи, а затем прошли к Амуру. Далее они ехали по льду Амура до казачьего поста Усть-Стрелочное при слиянии рек Шилки и Аргуни. Оттуда их путь лежал в Кяхту, а затем в Иркутск.
В ходе совместных странствований по тундре и тайге топограф Ваганов стал, по словам Александра Федоровича, «его неразлучным и любимым товарищем». А Академия наук впоследствии специально отметила, что Ваганову «экспедиция преимущественно обязана богатыми географическими приобретениями. Искусство его, усердие, с которым он переносил безропотно все лишения и делил все опасности, сметливость и готовность его в оказывании и таких услуг экспедиции, которые выходили из круга собственных его обязанностей, достойны всякой похвалы».
Сопровождаемый в пути по Приамурью якутами, Миддендорф по возможности изучал их быт и язык. Помимо материалов для словаря он собрал необходимые сведения для составления якутской грамматики, записал множество якутских песен, сказок и легенд.
Для характеристики Миддендорфа как ученого и человека приведем такой факт. В пути он убил кабаргу, шкуру которой хотел сохранить для академического музея. Туша промерзла, и, чтобы снять шкуру, он положил ее на ночь с собой в спальный мешок. Кабарга оттаяла, но Александр Федорович сильно простудился. Эта простуда привела к болезни, от которой он страдал много лет.
В результате успешного проведения Охотско-приамурского этапа экспедиции удалось выполнить описание юго-западного берега Охотского моря и Шантарских островов. Миддендорф доказал, что Становой хребет (являющийся водоразделом рек, которые относятся к бассейнам Северного Ледовитого и Тихого океанов) состоит в действительности из ряда горных цепей, и правильно определил основные черты его рельефа и геологического строения. Он же предложил выделить Яблоновый хребет, положил начало открытию и исследованию других хребтов — Буреинского и Джагды. Важно, что им даны первые геологические материалы о Приморье и бассейне Амура (правильно охарактеризован этот бассейн как горная страна).