Нарушая субординацию, Невельской слал письма с требованиями поставок продовольствия и вещей первой необходимости в главное правление компании в Петербурге, написанные в таком тоне, будто там сидели его подчинённые. Генерал-губернатор Восточной Сибири был вынужден поставить капитана 1‑го ранга на место, сделав ему письменное внушение: «…должен заметить Вашему Высокоблагородию, что выражения и самый смысл этих бумаг выходит из границ приличия и, по моему мнению, содержание оных, кроме вреда для общего дела, ничего принести не может».
Завойко, находившийся не в лучшем положении, организовал на Камчатке заготовку продуктов на зиму и, в первую очередь, противоцинготных средств. Ничего этого не сделал Невельской, ожидая помощи из центра.
Вторую зиму в Петровском перенесли ещё тяжелее, чем первую. Она вновь унесла жизни взрослых и детей. Пережили трагедию и Невельские. У Екатерины Ивановны пропало молоко, и грудной ребёнок умер от голода на глазах у бессильных что-либо сделать родителей.
Как бы тяжело ни приходилось мужчинам, женщины страдали больше.
Когда положение стало совсем отчаянным, Невельской приказал Орлову попытаться купить продовольствие у гиляков. Только Дмитрию Ивановичу была под силу такая задача: его местные жители принимали как своего. С кем-нибудь другим они не стали бы даже разговаривать. Избытков продуктов у гиляков не было, но частью они смогли поделиться, однако и это немногое очень помогло.
Орлов убеждал Невельского не навязывать насильно гилякам чужих обычаев, не мешать их торговле с маньчжурами. Местное население по распоряжению начальника экспедиции активно крестили, привлекая выдачей новых рубашек и мелких подарков. Два человека постоянно стремились наладить дружеские отношения с местным населением — Дмитрий Иванович и жена Невельского, Екатерина Ивановна. Пытались они оказывать влияние в этом отношении и на Геннадия Ивановича, и на остальных членов экспедиции. Получалось не всегда.
У Невельского были свои методы. Получив сведения от трёх добровольных информаторов из числа местных о том, что в селении Войд ходят слухи о приходе летом маньчжур, которые перережут всех русских, он послал вооружённых казаков и матросов в селение привезти всех тамошних гиляков в Петровское. Потом туда же согнали жителей других трёх поселений. На их глазах распространителей слухов выпороли, а затем в течение трёх суток заставили таскать брёвна. Умиляет вывод, который сделал из этого случая один биограф, прославлявший Невельского: «Эта мера так хорошо подействовала на туземцев, что между ними и русскими не возбуждалось уже более недружелюбных отношений».
В Петербурге, после изучения сведений, отправленных Невельским о результатах пограничных экспедиций Орлова и Бошняка, правительство сосредоточило внимание на Сахалине, имевшем теперь стратегическое значение для будущих планов империи. С работами на материке можно было подождать, учитывая нехватку людей и средств. Невельской получил приказание Муравьёва направить десант на Сахалин и попытаться его занять. Действовать предполагалось решительно и быстро, чтобы опередить занятие острова европейскими державами и американцами, которые, возможно, об этом даже и не помышляли. Китайцев на острове не было, а японцы не представляли серьёзной угрозы.
Выполняя поручение генерал-губернатора, Невельской стал готовить десант. Для проведения разведки в августе 1853 года он сам направился к западному берегу острова на транспорте «Байкал». Орлова и пять казаков из якутов 13 августа высадили на западном побережье Сахалина.
Орлов двинулся на юг в поисках подходящего места и, как ему было предписано, около 50 градусов северной широты 30 августа основал русский военный пост, назвав его Ильинским. Пост, конечно, громко сказано, но так, по крайней мере, он значился во всех официальных бумагах. После чего, оставив трёх казаков нести службу, заключавшуюся в основном в добыче пропитания и устройстве защиты от дождя, направился с двумя другими пешком вдоль берега острова. Невельской приказал ему искать удобную бухту. В пути Дмитрий Иванович производил съёмку берега, делал промер озёр и проток, определял широту, вёл заметки, записывая собранные у местных жителей сведения, имевшие большое практическое значение для последующих действий русских моряков на Сахалине. Ему предстояло пройти восточный берег острова до мыса Крильона. Туда в половине сентября должно было прийти судно, подав условный сигнал — девять выстрелов. Если судно не появится, то ему следовало перейти к заливу Анива.