В начале весны почта доставила радостные для Бутакова сообщения: о присвоении ему звания капитан-лейтенанта и о том, что на основании его исследований в январе его избрали действительным членом Русского географического общества. Бутаковы были дружной семьёй, переписка между родными никогда не прекращалась, только письма шли долго. Интересно, что занятия братьев Алексея и Григория совпали, только один описывал берега Чёрного моря и был на виду у начальства, чего не скажешь о втором, занятом описью Аральского моря. 5 мая 1849 года, после тщательной подготовки, Алексей Иванович Бутаков продолжил исследования на Арале. Аральское море было неспокойным, частые ветры вызывали сильное волнение.
Обе шхуны, построенные непрофессиональными строителями, оказались плохо управляемыми, и плавать на них было довольно рискованно. Алексей Иванович не знал, что в том же году его однокашник Геннадий Иванович Невельской возглавил экспедицию на Дальний Восток и Амур. Описные работы на Чёрном море, на берегах Восточной Сибири и в устье Амура проводились по заданию и под контролем высших морских начальников, поэтому исполнителей знали в Петербурге, что способствовало их продвижению по службе и наградам. Алексей Бутаков находился в подчинении военного министерства, и то, чем он занимался, особенного внимания великого князя Константина или начальника главного морского штаба Меншикова не привлекало.
Это обстоятельство в какой-то степени стало для него роковым Так сложилось, что в военном министерстве считали его прикомандированным, а потому полагали, что заботиться о нём должны морские начальники, а в Морском министерстве о нём и не вспоминали, уверенные, что им занимается армейское командование. Между тем служба Алексея была уж точно не легче, чем у брата Григория на Чёрном море. Об условиях плавания на Аральском море можно судить даже по короткой строчке в записках Бутакова о своём коллеге Поспелове: «18 мая он бедствовал так же, как я: у него также рвались канаты, и он, как; и я, был на краю гибели». Помимо естественного риска мореплавания на ненадёжных судах в неисследованном море, экспедицию подстерегала и другая опасность: в любой момент можно было ожидать нападения как хивинских войск, так и бандитов. Вот упоминание об этом начальника экспедиции: «…Чтоб не возбудить подозрений хивинцев, я отправил ночью гг. прапорщиков Поспелова и Акишева на шлюпке, чтобы промерить далее к югу, дав им глухой фонарь, компас, достаточное количество огнестрельного и белого оружия, и приказав обвертеть вальки весел, чтоб не было слышно гребли. Сам же я остался на судне, приведя его в совершенную готовность отразить всякое нападение…»
Как командир, Бутаков поступил совершенно верно, но, чтобы не сложилось впечатление, будто самые рискованные дела он поручал подчинённым, приведём ещё одну цитату из записок Алексея Ивановича: «Ночью, приготовив шлюпку со всеми предосторожностями тайны и военными, и выбрав гребцов, умевших хорошо плавать, я взял с собою прап. Акишева (оба мы также умели плавать), и мы потихоньку направились к берегу. Приблизясь настолько, что шлюпка не могла дальше идти, мы с прап. Акишевым разделись и таким образом с футштоком перешли поперек через все устья, готовые пуститься вплавь, если б глубина которого-нибудь из них оказалась слишком велика… Глубоких устьев, однако мы не нашли, хотя в одном из них, имевшем 3 ф., быстрина была так сильна, что сбивала нас с ног… Мы возвратились из этой поездки за час до рассвета, не замеченные никем…» Очень важным открытием оказалось обнаружение залежей каменного угля. Это позволяло использовать на Арале и реках пароходы. Раньше предполагали, что топливом для них может служить только саксаул — кустарники или небольшие деревья, произрастающие в пустыне. Саксаул рубить намучаешься, дерево очень прочное.
Помимо главных задач, по просьбе министра внутренних дел Льва Алексеевича Перовского, увлекавшегося археологией, экспедиция провела археологическое обследование вновь открытых островов. Перовский предполагал, что в районе Аральского моря могли сохраниться следы древних цивилизаций. Однако, к большому разочарованию высокопоставленного любителя-археолога, ничего стоящего не нашли.