Приехав на Камчатку через Охотск, Муравьев решил возвращаться через Аян, чтобы познакомиться с новым трактом. На обратном пути трехмачтовый транспорт "Иртыш", на котором путешествовал генерал-губернатор с супругой и свитой, заходил к северным берегам Сахалина в поисках Невельского. Покрейсировав здесь некоторое время и никого не встретив, кроме иностранных китобоев, хищничавших безнаказанно в русских морях, "Иртыш" направился к Аяну. Еще зимою в Охотск был послан М. С. Корсаков, чиновник по особым поручениям при Муравьеве, с утвержденною инструкцией для Невельского. Охотский рейд долго был скован льдами, и когда Корсаков наконец смог выйти в море, он понял, что уже не успеет застать Невельского в Петропавловске. Надеясь, как и Муравьев, встретить его у северных берегов Сахалина, он отправился туда на боте "Кадьяк" и долго безуспешно крейсировал там в поисках "Байкала". По приходе в Аян "Иртыша" Муравьев застал Корсакова уже здесь. Судьба Невельского внушала серьезные опасения. Завойко мрачно покачивал головой. Он уверял Муравьева, что Невельской наверняка погиб в Амурском лимане. Со слов штурмана Гаврилова, ссылаясь на опыт Российско-Американской компании, Завойко уверял, что это была сумасбродная и никчемная затея. "Господин Невельской фантазер и мечтатель. Не к чему было рисковать там, где все известно", - говорил Завойко, и Муравьев уже раскаивался в том, что поддерживал Невельского.
И вдруг 3 сентября, утром, в виду Аяна показалось судно. Оно направлялось прямо в порт. Все бросились к берегу. "Может быть, это "Байкал"!" - перекликались люди. "Судно незнакомое, под русским флагом". "Неужели наконец "Байкал"?" - "Байкал" и есть!"
Быстро были спущены на воду шлюпки, и не успел "Байкал" бросить якоря, как на борт транспорта уже взобрался Корсаков, подошедший на быстроходном вельботе; за ним приближался двенадцативесельный катер Муравьева.
- Откуда вы? - крикнул Муравьев еще издали, увидев стоящего у трапа Невельского.
- Сахалин - остров! Вход в лиман реки Амур возможен для мореходных судов с севера и с юга! Вековое заблуждение положительно рассеяно! - в мегафон отвечал Невельской.
В тесной каюте командира "Байкала" Муравьев со свитой еле разместился. С волнением и любопытством все слушали Невельского, рассказывающего о своем плавании и сделанных открытиях. Это были счастливые, неомраченные часы радости для Невельского, часы его триумфа. Радовались и торжествовали все встречавшие его, кроме Завойко. Вот что пишет в своих воспоминаниях Струве, бывший очевидцем этой встречи: