В 1837 г. изучением органического мира Новой Земли занимался академик К.М. Бэр. Он был первым ученым, посетившим Новую Землю и фактически открывшим для науки ее флору и фауну, пионером ее геологического и географического изучения. К.М. Бэр сумел выявить глубокие связи органического мира с окружающей средой, дал очень выразительные характеристики природы Новой Земли, раскрывающие его как географа-комплексника.
Позже Бэр предпринял еще ряд путешествий в пределах Русской равнины: от устья Колы (Мурманск) через восточные районы Карелии в Финский залив; в район Чудского озера; от Санкт-Петербурга через Тверь в Москву; по Волге в Каспий. Особенно большую известность получили его каспийские исследования. Бэр высказал прославившие его среди географов соображения о причинах асимметрии речных долин (ныне общеизвестный "закон Бэра") и о происхождении прикаспийских бугров, получивших позднее название "бэровских бугров".
В 1840 г. известный зоолог Э.А. Эверсманн опубликовал первую часть своей "Естественной истории Оренбургского края", которая по сути своей является комплексным географическим описанием степного и полупустынного Заволжья.
В 1842 г. исследования на Алтае, бывшем до этого малоизученным районом, проводил П.А. Чихачев. Он посетил восточные районы Алтая (бассейны Чуй, Чулыпмана, Телецкое озеро), пересек Абаканский хребет, Минусинскую котловину, Кузнецкий Алатау. Чихачевым были составлены геологические карты посещенных районов и собран большой гербарий растений Алтая. Одной из важнейших заслуг П.А. Чихачева является открытие Кузбасса. Разрозненные выходы угля в этом районе были известны и ранее, но проведенные исследования позволили П.А. Чихачеву сделать вывод о наличии здесь сплошных пластов каменного угля, протянувшихся на многие десятки километров. Он определил размеры бассейна и нанес его на карту под названием "Кузнецкий каменноугольный бассейн".
В 1842-1845 гг. по поручению Академии наук свое большое путешествие в Сибирь совершил А.Ф. Миддендорф. Его Сибирская экспедиция должна была решить две задачи: изучение органической жизни практически неисследованного Таймыра и исследование многолетней мерзлоты. Путешествие охватило огромную территорию: через южную часть Западной Сибири к Красноярску, затем по Енисею до Дудинки, по Северо-Сибирской низменности до устья Хатанги и далее работы на Таймыре, с маршрутами в его пределах.
Вернувшись в Красноярск, А.Ф. Миддендорф продолжил путешествие через Иркутск на Лену, затем до Якутска, где в скважинах и колодцах изучил мерзлоту, но мощность мерзлого слоя ему оценить не удалось. Из Якутска экспедиция направилась по реке Алдан, через Становой хребет в долину Уды и по ней к юго-западным берегам Охотского моря. Проведя обследование побережья, Шантарских островов и Тугурского залива, А.Ф. Миддендорф вместе со своими спутниками отправился вверх по реке Тутур, через Буреинские горы в бассейн Амура, затем по Амуру до слияния Шилки и Аргуни, а оттуда через Нерчинск и Кяхту вернулся в Иркутск.
Таким образом, замечательное путешествие А.Ф. Миддендорфа охватило самые северные районы Евразии и огромные пространства Сибири и Дальнего Востока, вплоть до берегов Охотского моря, Шантарских островов и бассейна Амура. Эта экспедиция была не обычной комплексной, а экспедицией по определенным проблемам. Однако, кроме решения основных задач, Миддендорф первым описал рельеф обширной Енисейско-Хатангской низменности и гор Бырранга, охарактеризовал геологию гор. А в числе результатов путешествия на восток, помимо изучения мерзлоты, были первые точные данные по геологии юго-западного побережья Охотского моря и бассейна Амура. Миддендорф правильно охарактеризовал, этот регион как горную страну.
Сибирская экспедиция А.Ф. Миддендорфа сыграла большую роль в дальнейшем развитии отечественной географии и организации систематических научных исследований.
Исследования на юге Дальнего Востока продолжил Г.И. Невельской. В 1849 г. он прошел Татарский пролив и установил, что Сахалин является островом. Будучи назначенным в 1850 г. начальником Амурской экспедиции, Невельской организовал исследования обширной территории Приамурья, а также Сахалина и Татарского пролива, на обоих берегах которого был поднят русский флаг. В нижнем течении Амура в 1850 г. был заложен Николаевский пост (Николаевск-на-Амуре). Экспедицией было обследовано Нижнее Приамурье, открыты Буренский хребет, озера. Чукчагирское и Эворон, составлена первая точная карта Южного Сахалина. В 1853 г. Невельской поднял русский флаг на Южном Сахалине. Заключение с Китаем договора 1858 г., а затем 1860 г. окончательно закрепило русские границы на Дальнем Востоке.
Продолжились в XIX столетии и исследования крайнего северо-востока страны. В 1821-1823 гг. были организованы две экспедиции для изучения северо-восточных берегов России и прибрежных вод: Усть-Янская и Колымская. Поводом этому послужило поступление все новых сообщений о неизвестных землях, расположенных севернее этих берегов ("Земля Андреева", "Земля Санникова", были открыты и бегло описаны Новосибирские острова). Усть-Янской экспедицией руководил П.Ф. Анжу, а Колымской — Ф.П. Врангель. Оба позднее стали адмиралами,,
Экспедиция Анжу вышла из Жигановска на Лене, описала северные берега между р. Оленек и устьем Индигирки, большое внимание уделила описанию Новосибирских островов. Анжу составив сравнительно точную карту этого архипелага. Колымская экспедиция отправилась из Якутска через Верхоянский хребет, Средне- и Нижнеколымск. Она описала берег от устья Индигирки до Колючинской губы, Медвежьи острова, исследовала бассейн р. Большой Анюй и описала тундру к востоку от устья Колымы и к северу от р. Малый Анюй (см. рис. 3).
Большую роль в дальнейшем изучении территории России и ряда зарубежных регионов сыграло создание в 1845 г. в Петербурге Русского географического общества (РГО). Подобные общества стали возникать в ряде стран мира начиная с 20-х годов XIX столетия (Парижское, Берлинское, Королевское в Лондоне и др.). Русское географическое общество было в числе первых из них. Инициаторами создания РГО были такие известные ученые и мореплаватели, как Ф.П. Литке (возглавлявший общество 21 год), К.М. Бэр, Ф.П. Врангель, К.И. Арсеньев и др. Это общество и стало в дальнейшем организующим и координирующим географическим центром в стране. Несколько позже были открыты его отделения в Иркутске, Омске и других городах.
Самой первой и важнейшей задачей основатели РГО поставили познание своего отечества, хотя общество организовывало экспедиции и в другие районы земного шара (в Центральную Азию, на Новую Гвинею, в Иран, в Тихий океан, в Арктику). Экспедиции РГО обследовали обширные территории современной России на Урале и Алтае, в Туруханском крае, в Прибайкалье и Уссурийском крае, на Сахалине, Камчатке, Чукотке, не говоря о Таджикистане, Памиро-Алае и Тянь-Шане, Аральском море, Балхаше и Иссык-Куле, ныне ставших зарубежными, а в то время составлявших южные окраины России. Первой экспедицией, организованной РГО, была экспедиция геолога профессора Э.К. Гофмана на Северный и Полярный Урал (1848-1850 гг.).
Наибольшую известность РГО принесли экспедиции, организованные в Центральную Азию, в ее труднодоступные районы. Фактически экспедиции РГО (Н.М. Пржевальского, М.В. Певцова, Г.Н. Потанина, П.К. Козлова, Г.Е. Грум-Гржимайло и др.) открыли Центральную Азию для европейцев.
В азиатской части России в работах экспедиций географического общества принимали участие такие известные исследователи, как Р.К. Маак, Ф.Б. Шмидт (Восточное Забайкалье, Приамурье, Приморье, Сахалин), И.А. Лопатин (Витимское плоскогорье и низовья Енисея) и многие другие.
Р.К. Маак совершил по заданию Сибирского отдела РГО три ответственные и труднейшие экспедиции по Сибири и Дальнему Востоку (1853-1855, 1859 гг.). Он всесторонне исследовал и блестяще описал совершенно неизвестные в то время бассейны Вилюя и Оленека, первым открыл в Центральной Якутии юрские морские отложения, описал также верхнее и среднее течение Амура и Уссурийскую низменность до озера Ханка.
Кроме Русского географического общества и его отделов, изучением природы России занимались и другие добровольные общества. В 1765 г. в Петербурге было создано Вольное Экономическое общество, в изданиях которого публиковались работы П.И. Рычкова, В.В. Докучаева, Г.И. Танфильева и других известных русских ученых. При Московском университете в 1805 г. организуется Московское общество испытателей природы (МОИП), которое, как и РГО, продолжает свою деятельность и поныне. Активными членами этого общества были К.Ф. Рулье, Н.А. Северцев, А.П. Павлов, А.П. Карпинский, В.Л. Комаров, В.Н. Сукачев. Профессор Московского университета К.Ф. Рулье — замечательный биолог и разносторонний ученый-энциклопедист, создавший основы новой науки — экологии и много сделавший для географического и зоологического изучения Подмосковья, часто напоминал своим слушателям изречение Овидия: "Познай сперва свое отечество и после этого путешествуй" — и считал достойной задачей каждого ученого "исследовать три вершка ближайшего к исследователю болота".
Подводя итоги весьма продолжительного начального периода научных исследований территории России, необходимо отметить, что он был периодом организации прежде всего комплексных научных экспедиций. Продолжались географические открытия в окраинных частях России и расширение ее территории. Этот период — время организации Академии наук и создания ряда добровольных естественнонаучных обществ, возглавивших работы по изучению природы, населения и хозяйства страны. В этот период организуются и первые специальные тематические экспедиции
Период крупных экспедиционных исследований, в том числе отраслевых
Вторая половина XIX в. — время активного и целенаправленного изучения территории России, время ярких личностей в российской географии. Этот отрезок времени характеризуется большими изменениями в общественно-экономической жизни страны. В 1861 г. была проведена Крестьянская реформа — отменено крепостное право, после чего в России стал бурно развиваться капитализм. Учрежденные в 1864 г. земства стали заниматься местными вопросами: развитием промышленности, сельского хозяйства, торговли, строительством дорог и т.д.