Руководителями миссий старались назначать образованных людей из числа духовенства, способных не только отправлять церковные службы, но и заниматься научной работой. Отец Иакинф был вполне подходящей кандидатурой: начитанный, эрудированный, он, кроме того, интересовался Китаем, много знал об этой стране и владел основами китайского языка. Так как в период формирования миссии он находился в опале, утверждение его кандидатуры встретило противодействие, которое удалось преодолеть.
18 июля 1808 года Девятая русская духовная миссия выехала из Иркутска в Пекин. Предварительно отец Иакинф получил секретные инструкции от Коллегии иностранных дел. Кроме религиозной, научной и дипломатической деятельности, ему вменялось в обязанность вести разведывательную работу и докладывать об экономической и военной ситуации в стране. Свое назначение Бичурин принял с энтузиазмом, путешествие в неведомую страну, о которой ходили самые невероятные слухи, стало для него настоящим подарком судьбы.
Оказавшись в Китае, отец Иакинф обнаружил, что миссия находится в плачевном состоянии: православных осталось всего несколько десятков человек, хозяйство в упадке, финансов катастрофически не хватает. Он писал многочисленные рапорты Синоду, но его просьбы увеличить материальное содержание оставались без ответа; России, которой пришлось вести войну с Наполеоном, было не до Китая. О том, как тяжело жилось членам миссии, говорит хотя бы тот факт, что из одиннадцати человек, приехавших в Пекин, к моменту отъезда в живых осталось только пятеро.
Бичурин переносил лишения легче остальных, он с детства привык обходиться малым, к тому же исследовательский пыл затмевал для него бытовые невзгоды. С первых дней пребывания в Пекине он окунулся в окружающую жизнь: постоянно совершенствовал знание языка, заводил многочисленные знакомства, изучал старинные трактаты, своими глазами наблюдал нравы и обычаи китайцев, вращаясь в самых разных кругах.
Девятая миссия считается самой успешной с точки зрения проведенной исследовательской работы, и это целиком заслуга Никиты Бичурина.
В первые годы отец Иакинф пытался вести миссионерскую деятельность, проводил богослужения, переводил священные тексты на китайский язык. Но постепенно, по мере того, как его подчиненных одолевали болезни и пороки, а безденежье привело к полному разрушению храма, он оставил обязанности священнослужителя и сосредоточился на научной деятельности. Отец Иакинф составил первый китайско-русский словарь, который одновременно был и энциклопедией китайской жизни; перевел с китайского более десятка исторических трудов; создал подробное описание Пекина с картами; собрал большое количество материала о законодательстве, просвещении, религии и других областях китайской культуры, впоследствии переработав его в статьи и книги.
Итогом Девятой духовной миссии, как это ни парадоксально, стал суд над ее руководителем и пожизненная ссылка его на остров Валаам. Синод посчитал, что отец Иакинф не справился со своей задачей, так как полностью забросил миссионерскую деятельность, научные же достижения духовное начальство не интересовали. Находясь под следствием, Бичурин начал писать статьи о Китае, Тибете, Монголии, которые публиковались в научных журналах, правда без указания имени. В ссылке он продолжил работать – писал новые статьи и очерки, и вскоре деятельностью опального священнослужителя заинтересовались российские ученые-во-стоковеды. Обнаружив, какую грандиозную работу проделал руководитель Девятой миссии, они стали ходатайствовать перед министром иностранных дел и самим императором об освобождении столь ценного специалиста. Бюрократическая волокита продлилась довольно долго, но в итоге затея увенчалась успехом.
После трех лет, проведенных в ссылке, Никита Бичурин был переведен в Санкт-Петербург и причислен к Азиатскому департаменту Министерства иностранных дел, но при этом он оставался монахом Александро-Невской лавры и жил на ее территории, в монашеской келье. Через несколько лет он попытался сложить с себя монашеский сан, написав в прошении: «…я обратился к последнему средству всепокорнейше просить Святейший Синод снять с меня с монашеским саном те обязанности, выполнять кои с точностью и по совести я не в состоянии», но ему было отказано. Иакинф формально оставался монахом до конца жизни, но при этом вел жизнь светского человека и ученого. Он стал известной личностью в петербургском свете, среди его знакомых были Брюллов, Одоевский, Крылов, Пушкин. Последний использовал бичуринские очерки о калмыцком народе при создании повести «История Пугачева».