В начале 1848 г. Алексей Иванович был назначен для съемки и описи Аральского моря. Бутакова рекомендовал князю А.С. Меншикову, фактическому главе морского ведомства, знаменитый кругосветный мореплаватель Ф.Ф. Беллинсгаузен.
Для этого в Оренбурге под наблюдением Бутакова была построена весною 1848 г. двухпушечная шхуна «Константин» длиною 16 м. 20 июля она была доставлена на Сырдарью, в укрепление Раим, в 64 км от устья, и здесь спущена на воду. 30 июля шхуна вышла в море для описи; на ней находились начальник экспедиции А.И. Бутаков, А.И. Макшеев, впоследствии известный исследователь Средней Азии, прапорщик К.Е. Поспелов и др. Всего экипаж судна состоял из 27 человек. Среди них находился бывший в ссылке поэт-рядовой Т.Г. Шевченко, рисовавший виды Аральского моря.
Кампания 1848 г. продолжалась почти два месяца. Результатом ее была общая рекогносцировка всего моря, промер глубин, определение широт, открытие группы островов Возрождения (Николая).
Первое сообщение о плавании по Аральскому морю Бутаков послал родителям в Николаев 13 августа 1848 г. с острова Барса-Кельмес («пойдешь – не вернешься»), что в северной части моря.
23 сентября шхуна «Константин» вернулась в устье Сыр-Дарьи, закончив кампанию 1848 г.
Острова Возрождения (Николая) были открыты Бутаковым 8 (20) сентября 1848 г. До этого сюда не ступала нога человеческая, и вообще об острове ничего не было известно, так как с берегов моря он не виден. Когда Бутаков впервые высадился на остров, сайгаки с удивлением смотрели на людей, подпускали к себе очень близко и не разбегались даже после выстрела. Но в начале XX столетия сайгаки на острове Возрождения были окончательно выбиты. Когда-то остров Возрождения был сплошь покрыт зарослями саксаула – этого полудерева-полукустарника, дающего прекрасное топливо.
Впоследствии, по инициативе Бутакова, на Аральском море было заведено пароходство.
На основании съемок 1848–1849 гг. Бутакова и Поспелова в 1850 г. Гидрографическим департаментом Морского министерства была напечатана морская карта Аральского моря.
Общественные взгляды А.И. Бутакова характеризуют его взаимоотношения с великим украинским поэтом Тарасом Григорьевичем Шевченко. За революционную деятельность поэт и художник был сослан рядовым в Орскую крепость с запрещением что-либо писать и рисовать.
Находясь в 1848 г. в Оренбурге, Бутаков узнал, что Шевченко живет в Орске. Алексей Иванович обратился к начальнику Оренбургского края генералу Владимиру Афанасьевичу Обручеву с просьбой откомандировать рядового Шевченко в распоряжение аральской описной экспедиции для зарисовки береговых видов Аральского моря. Обручев, в нарушение вышеупомянутого распоряжения, согласился.
