27 сентября 1886 года С.О.Макаров в Гавре встретился с И.А. Шестаковым и получил от него дополнительные приказания. Управляющий Морским министерством через США и Европу возвращался в Россию после посещения Дальнего Востока, совершив таким образом в 66 лет кругосветное путешествие, причем Иван Алексеевич нигде не позволял себе задерживаться для отдыха: 4 сентября 1886 года он высадился с "Москвы" в Сан-Франциско, а уже 19 сентября отплыл из Нью-Йорка в Гавр, успев за это время осмотреть крейсер "Атланта" и провести ряд встреч с видными американскими промышленниками.
Только во Франции измученный длительным путешествием И.А. Шестаков позволил себе отдохнуть, и то менее недели, после чего начал поездки по судостроительным заводам Франции, а заодно познакомился с морским министром контр-адмиралом Обом - самым ярким представителем так называемой "молодой школы"[6]
2 октября "Витязь" вышел из Бреста и на следующий день попал в жестокий шторм: размахи корвета доходили до 35°. С.О. Макаров в своем рапорте великому князю Алексею Александровичу писал: "Анемометр, установленный на клотике бизань-мачты показывал на порывах скорости ветра 46 метров в секунду, что соответствует 12 баллам, но я. думаю, что оба наши анемометра вообще показывают большую силу ветра, чем в действительности, и что сила ветра на порывах не превосходила 11 баллов, высота волны 33 фута. Не зная еще, как корвет будет держаться в шторм, я пробовал ставить его против ветра и в бейдевинд, уменьшив ход до самого малого. Всякое увеличение хода было невозможно, так как корвет начинал принимать воду носом и бортами"[7].
Из-за аварии в машине "Витязь" 5 октября зашел в Ферроль. Неисправность была устранена силами экипажа, заодно привели в порядок поврежденный в результате шторма такелаж и 12 октября корвет опять вышел в море. В целом и корабль, и его экипаж с честью выдержали жестокое испытание штормом.
Уже с первых дней плавания С.О. Макаров занялся метеорологическими и гидрологическими измерениями и наблюдениями. В Балтийском, Северном морях и Ла-Манше определялись удельные веса и температура воды на различных глубинах, в океане на пути следования корвета - от поверхности до глубины 400 метров. Во время стоянки на реке Тахо на рейде Лиссабона одни сутки были посвящены на изучение течений в этом месте: наблюдения велись каждые два часа, причем скорость течения и удельный вес воды измерялись на всех глубинах, последовательно, через 5 метров, начиная с поверхности до дна реки.
На переходе через Атлантику из Лиссабона до Рио-де-Жанейро С.О. Макаров занялся изучением скорости пассатного ветра на разных высотах от поверхности моря.
Энтузиазм командира "Витязя" был поддержан офицерами корабля, которые принимали деятельное участие в многочисленных наблюдениях и опытах. С.О. Макаров с гордостью писал:
"Я очень рад, что встретил в господах офицерах большое сочувствие к различным гидрологическим и метеорологическим наблюдениям. Доктор медицины Шидловский работает с ареометром, мичмана Кербер и Шаховский считаются хозяевами: первый - барометра, второй — анемометра, что же касается старшего штурманского офицера подпоручика Розанова, то он работает с флюктометром, заведует добыванием воды и ведет общий журнал всем наблюдениям, приводя поправки, и вообще наблюдает за всеми работами"[8].
Постоянные исследования продолжались в течение всего длительного плавания "Витязя". Р.М. Мельников отмечает: "Гидрологические наблюдения, начатые С.О. Макаровым у о. Сескар в Финском заливе для сбора дополнительных материалов с целью вычисления разности уровней морей, омывающих Европу, вылились в систематические, почти трехлетние океанографические исследования мирового значения, поставившие "Витязь" в один ряд со знаменитым английским корветом "Челленджер", совершившим в 1872-1876 годах первое в мире специальное океанографическое плавание"[9].
При этом надо отметить, что все исследования С.О. Макаров производил по собственной инициативе, он не получил на научные исследования ни какого-либо дополнительного оборудования, ни каких-либо денежных средств. Степан Осипович с грустью писал о "довольно бедных инструментальных средствах". В распоряжении командира "Витязя" был следующий набор инструментов: термометр, барометр, ареометр (прибор для изучения солености воды), флюктометр (инструмент для изучения течений), анемометр. Во Владивостоке он смог раздобыть лот с кранами для добывания образцов грунта.