Далее экспедиция поплыла в Казань на нанятой парусной лодке. Во время пятисуточного плавания рулевой, хозяин лодки, заболел, и Бэр (как врач) сразу определил, что у него холера. Больниц по дороге не было, пришлось везти больного до Казани. Из-за болезни опытного рулевого лодка у Свияжска попала в водоворот, из которого с трудом удалось выйти. Несмотря на все это Бэр сохранял полное спокойствие и продолжал записывать в дневник наблюдения о строении берегов, о видах рыб итд.

В Казани больного отправили в госпиталь, где он вскоре скончался. Бэр знал, что на Волге началась эпидемия холеры, но продолжил путешествие. Из Казани Бэр выехал на лошадях в Самару. Там к экспедиции присоединился имевший ученую степень магистра ботаники Николай Яковлевич Данилевский, окончивший в свое время Петербургский университет и оставленный там для подготовки к профессорскому званию. В 1849 году он был арестован как член кружка Петрашевского, участники которого увлекались идеями социалистов-утопистов Фурье и Сен-Симона. Отсидев несколько месяцев в Петропавловской крепости, Данилевский был выслан на жительство в Вологду, а затем в Самару. То, что Бэр пригласил в экспедицию ссыльного, также характеризует его независимость и принципиальность. И он не ошибся в выборе. Данилевский сделался его главным сотрудником в экспедиции, специализировался по ихтиологии, которая в дальнейшем стала его основной специальностью.

По дороге в Астрахань Бэр посетил соленые озера Эльтон и Баскунчак и ознакомился с добычей соли. Из Черного Яра экспедиция на двух лодках поплыла вниз по Волге к Астрахани. По дороге Бэр осматривал «ватаги» — крупные рыболовные пункты, где знакомился со способами лова рыбы, с видами вылавливаемых рыб. В Астрахань экспедиция прибыла 12 августа.

Из Астрахани Бэр совершил ряд поездок для обследования ватаг в дельте Волги. А в сентябре он поплыл на пароходе «Ленкорань» в Ново-Петровскую крепость (теперь Форт-Шевченко) на полуострове Мангышлак.

В крепости Бэра познакомили со ссыльным поэтом и художником Т. Г. Шевченко, который находился в крепости как рядовой солдат. Бэр впоследствии в Петербурге старался помочь ссыльному поэту в облегчении его участи.

В Ново-Петровске Бэр пробыл почти две недели из-за воспалительного процесса на ноге. Но и в этом случае он не мог оставить научных занятий: собирал на отмелях моллюсков, наблюдал размывающее действие морских волн, колебания уровня моря. Он предложил коменданту крепости вырубать ежегодно отметки на береговой скале, чтобы следить за уровнем воды, и сам выбил на камне такой знак.

В это время Шульц и Данилевский по заданию Бэра побывали на Тюленьих островах, где были лежбища каспийских тюленей. Возвратившись в Астрахань, Бэр продолжил объезд ватаг в дельте Волги и на взморье, вел учет выловленной рыбы по видам и количеству особей.

Когда установился зимний путь, Бэр отправился в тысячеверстный путь на санях до Москвы и далее в Петербург, чтобы повидать семью и представить министру Киселеву свои предварительные соображения по упорядочению рыбных промыслов на Волге.

Уже 1 марта 1854 года Бэр проследовал из Петербурга в Астрахань, собирая при езде вдоль берегов Волги новые сведения о подледном лове рыбы, способах ее ловли, об убыли рыбы вследствие хищнической ее добычи. 3 апреля он добрался до Астрахани.

При объезде ватаг его особо заинтересовал ход каспийской сельди, которую называли бешенкой за поистине «бешеное» движение косяков вверх по реке. В то время бешенка из-за нелепых предрассудков в пищу не использовалась, а шла только на вытопку технического жира. Именно Бэр ввел эту рыбу в пищевой обиход, написав по этому поводу ряд статей в журналах и газетах. В поездках по берегам Волги до Камышина и обратно он внимательно изучал строение береговых обрывов, собирал вымытые из береговых откосов окаменелости.

В сентябре Бэр вновь побывал в форте Ново-Петровском, на пароходе «Астробад» посетил самый большой из островов Тюленьего архипелага — остров Кулалы в 50 верстах от берега и после определения его высоты над уровнем моря и длины по периметру ознакомился с промыслом тюленей на рядом расположенных островах Святом и Подгорном.

Затем на «Астробаде» Бэр добрался до города Гурьева в устье Урала, где узнал о состоянии рыболовства на реке. Далее на небольшом пароходе «Волга» 13 октября, несмотря на сильный ветер и высокую волну, Бэр все же добрался до острова Чечень близ входа в залив, куда впадает река Терек. Там Бэр также произвел определение высоты острова над уровнем моря, побывал в ватагах.

В ту осень Бэр осмотрел соляные озера, расположенные в степи вдоль западной стороны волжской дельты. Бэр особо интересовался строением и расположением бугров, находившихся между озерами. Эти параллельные, почти широтно вытянутые гряды, сложенные песками и глиняной крошкой, высотой до 45 метров и шириной 200–300 метров встречаются по всей Прикаспийской низменности между устьями Кумы и Эмбы, и Бэр впервые их описал (впоследствии их назвали Бэровскими буграми).

Как видим, Бэр не только изучал состояние рыболовства на Каспии. Фактически он комплексно изучал природу Каспийского региона как натуралист-биолог.

Зимой ученый опять провел два месяца в столице, но уже 15 мая 1855 года на пароходе вышел из Астрахани в Каспийское море. Посетив Дербент и Баку, он высадился на берег близ устья реки Куры и обследовал расположенные там ватаги; побывал в городе Ленкорань и персидских городах Энзели и Решт, познакомился с природой в тех районах, после чего возвратился в Баку, где задержался более чем на две недели. Вспоминая о пребывании в Баку, Бэр отметил:

«Здесь… я получил возможность посетить на пароходе не только соседние острова Каргень, Вульф и Песчаный остров, но и ряд более удаленных островов, обязанных своим происхождением вулканическим извержениям — Жилой, Куренский камень, Дуванный, Обливной, Свиной, Горелая плита и другие. Мы поехали верхами в глубь страны, причем у мыса Шихова были застигнуты одной из разражающихся здесь подчас жестоких бурь. При неоднократном посещении ближайших окрестностей Баку мы видели местные достопримечательности — богатые нефтяные источники, знаменитые вечные огни, извержение нефти из моря и затонувший караван-сарай». Таков был Бэр, ему хотелось осмотреть все, что связано с природой изучаемого района.

Побывал они в Армении, на озере Севан, где для него был организован лов как рыб, так и различных низших животных. Затем в декабре через Тбилиси по Военно-Грузинской дороге он с большими трудностями перевалил Кавказский хребет. Езда по этой дороге в зимний период была довольно опасной, но это не остановило Бэра. Впоследствии он вспоминал о проезде через Дарьяльское ущелье: «Дорога была покрыта гладким льдом, а так как она в большей части имела наклон в сторону Терека, то экипаж мой во многих местах дороги начинал скользить к обрыву, угрожая опрокинуться в него. Пять сопровождавших меня осетин поддерживали экипаж, я же шел сзади пешком».

Из-за трудности зимнего пути поездка от Тбилиси до Астрахани продолжалась более месяца. В конце пути Бэру пришлось переправляться с правого берега Волги на левый, чтобы попасть в город. И в этот раз ученый проявил завидное хладнокровие и выдержку.