Им были обнаружены на разной высоте (максимально до 330 метров) над современным уровнем озера остатки старых озерных отложений, свидетельствовавшие об изменении уровня воды в Байкале. В дальнейшем ученые объясняли эти находки «медленным поднятием горной рамы озера» в ходе разломов и сдвигов земной коры.

Зимние месяцы Черский проводил в Иркутске, где обрабатывал собранные коллекции и составлял подробный отчет о летних работах, в котором описывал строение береговой полосы и прибрежных гор, наличие полезных ископаемых.

Летом 1878 года Черскому помогала жена Мавра Павловна, которая плавала с ним по Байкалу. Они исследовали Приморский хребет, Баргузинский залив и устья нескольких рек, в том числе Большой, Банной, Верхней Ангары. На следующий год Черский работал на самом крупном байкальском острове — Ольхой (вообще на Байкале около 30 островов) и в устье реки Онгурена. В 1877–1880 годах он сделал 14 наскальных насечек на береговых отвесных скалах по всему периметру озера — для контроля за вековыми изменениями уровня воды в Байкале; в 1880 году провел исследования на реке Селенге, впадающей с востока в среднюю часть озера.

Огромный пожар в Иркутске в 1879 году уничтожил музей и библиотеку Сибирского отдела РГО. Сгорели и все собранные Черским коллекции. Поэтому он смог составить полный отчет об исследовании береговой полосы Байкала только по наблюдениям и сборам последних двух лет, когда работал в основном по восточному берегу озера. Этот отчет был опубликован Сибирским отделом в 1886 году. А сведения по западному берегу ученый опубликовал позже.

По результатам всех своих исследований на Байкале Черский в 1886 году составил первую подробную геологическую карту береговой полосы озера с объяснительной запиской. За работы по изучению Байкала РГО наградило Черского золотой медалью. Его геологическая карта демонстрировалась на Международном географическом конгрессе в Венеции и была высоко оценена географами и геологами во всем мире.

Иван Дементьевич выдвинул гипотезу о происхождении впадины озера и образовании окружающих гор. По словам академика В. А. Обручева, «И. Д. Черский правильно представлял себе, что образование впадины Байкала не имело катастрофического характера, а представляло длительный процесс с нижнепалеозойского времени и продолжается еще теперь». Академик В. А. Обручев считал, что впадина появилась в результате прогиба земной коры и провала по разломам. Позже этот вопрос рассматривался рядом ученых, и до настоящего времени его нельзя считать полностью решенным.

Первое подробное гидрографическое описание озера Байкал было выполнено специальной гидрографической экспедицией под руководством подполковника флота Федора Кирилловича Дриженко (впоследствии генерал-майор флота) в 1896–1902 годах.

Особый интерес к составлению подробных и точных карт Байкала объяснялся потребностями, возникшими при строительстве Транссибирской железнодорожной магистрали и организации на Байкале железнодорожной паромной переправы.

Дриженко был опытным военным моряком-гидрографом. В 1877 году он с отличием окончил Морской корпус в Петербурге (по окончании получил Нахимовскую премию), а в 1884–1886 годах учился на гидрографическом отделении Николаевской Морской академии (и тоже успешно его закончил). В 1888 году молодой офицер защитил диссертацию по конструированию и использованию морских угломерных инструментов; в 1887–1889 годах прослушал курс практической астрономии и геодезии в Главной астрономической обсерватории в Пулкове; в 1889 году за выполненные гидрографические работы получил золотую медаль на Всемирной выставке в Париже.

К моменту назначения начальником Байкальской экспедиции Ф. К. Дриженко накопил значительный опыт в проведении гидрографических исследований: занимался гидрографическими работами на Балтике, участвовал в промерных работах вблизи острова Корсика, в 1891–1894 годах возглавлял гидрографическую экспедицию, работавшую на Онежском озере.

В основной состав Байкальской экспедиции были включены 11 моряков-гидрографов. В их распоряжении имелся небольшой колесный пароход «Иннокентий». Позже им выделили еще один пароход — «Лейтенант Малыгин», названный именем известного моряка-гидрографа XVIII века. Начальник экспедиции лично участвовал в промерах, проводил астрономические и магнитные наблюдения, фотографировал, руководил строительством маяков (к 1901 году было установлено уже 10 маяков).

Результаты работы экспедиции были значительными: составлен «Атлас озера Байкал» на 12 листах; написана и издана прекрасно иллюстрированная «Лоция и физико-географический очерк озера Байкал» на 440 страницах; составлена и издана генеральная карта озера и три более подробные навигационные карты. Экспедиция провела точную топографическую съемку всех 2 640 километров береговой линии, а шлюпочных промеров было сделано на протяжении более 5 500 километров. С борта пароходов было сделано 2 400 измерений глубин при помощи лота Томсона; через каждые 1,5–2 километра пути извлекались образцы грунта и измерялась температура воды. Экспедиция впервые определила наибольшую глубину озера — 1 664 метра (современные промеры дали глубину 1 637 метров).

В путевых дневниках экспедиции не только отмечены обнаруженные месторождения слюды, каменного угля, глауберовой соли, горного воска (озокерита) и железной руды, но и высказана гипотеза о наличии в Прибайкалье нефти. Были обследованы рыбные промыслы, описаны лесные богатства, покосные угодья, уточнены возможности развития на байкальских берегах хлебопашества. В этом выразился комплексный подход Ф. К. Дриженко к исследованиям в прибайкальском регионе. Он считал всесторонние исследования первым и важнейшим шагом в «большом истинно патриотическом деле» освоения богатств этого края.

После завершения работ на Байкале Ф. К. Дриженко еще много лет плодотворно занимался исследованиями северных морей и Каспия. Имя замечательного моряка-гидрографа носят мысы на Новой Земле и Сахалине. По Байкалу прежде плавало судно с его именем на борту.

Дальнейшее всестороннее изучение Байкала в немалой степени было затруднено из-за отсутствия научно-исследовательского судна специальной постройки. Оно появилось на Байкале только в 1916 году. Его создание связано с деятельностью молодого зоолога Виталия Чеславовича Дорогостайского, организатора первой на Байкале стационарной озероведческой станции. Он разработал проект небольшого и мелкосидящего (но с хорошими ходовыми качествами) катера, снабженного приспособлениями для проведения гидрологических наблюдений и взятия проб дночерпателем и драгой. На средства, собранные гражданами Иркутска, такой катер был построен; он получил название «Чайка».

Катер имел длину 9,5 метра, а осадку всего 1 метр. На нем установили двигатель мощностью 12 лошадиных сил (8,8 кВт), который обеспечивал скорость до 10–12 километров в час; поставили и вспомогательное парусное вооружение. Катер отлично ходил и под мотором, и под парусом. Уже летом 1916 года на «Чайке» работала Байкальская экспедиция Академии наук, возглавляемая В. Ч. Дорогостайским, а в следующем году на ней плавали и сотрудники экспедиции Московского университета.

В 1920 году катер передали Гидробиологической станции Академии наук, которая была организована в пади Большие Коты на западном берегу Байкала; в 1925 году Дорогостайский, теперь уже профессор Иркутского университета, отдал его профессору Глебу Юрьевичу Верещагину, возглавившему новую экспедицию Академии наук на Байкале. С тех пор «Чайка» несла свою научную службу в этой экспедиции, которая с конца 1928 года была реорганизована в Постоянную лимнологическую станцию Академии наук СССР на Байкале. В середине 1930-х годов первую «Чайку» сменила вторая, точная копия первой.