На сахалинских берегах вырастали новые поселения. В 1858 году был основан укрепленный пост Дуэ на берегу Татарского пролива, где в тот же год стали добывать каменный уголь.
Растительный мир Сахалина впервые был исследован в 1860–1861 годах. С борта клипера «Опричник» на Сахалин высадились исследователь быта айнов Брылкин и топограф Шебунин. Последний делал топографическую съемку острова, а Брылкин составлял словарь айноского языка и записывал народные сказания. В то же время поручик Гусев в Дуэ производил метеорологические наблюдения. В 1867 году горный инженер И. А. Лопатин начал общее исследование огромного острова. Он вышел из Кусуная (западное побережье) и, пройдя горы и дикую тайгу, почти достиг южной оконечности Сахалина. Лопатин продолжал свои исследования на Южном Сахалине и в 1868 году. Презирая опасности, тяжко больной, он не бросал своих работ и сумел обследовать семь известных к тому времени месторождений угля на острове.
Морской офицер К. С. Старицкий в то время произвел многочисленные наблюдения для определения широты и долготы южной оконечности Сахалина — скалистого мыса Крильон. В 1871 году К. С. Старицкий определил с предельной точностью широту и долготу двенадцати различных пунктов на Сахалине, открыл на северной оконечности острова гавань Куегду, а на юге Татарского пролива — остров Моверон (Тотомисири), на котором до Старицкого не бывал ни один европеец. Сведения о Сахалине появились в печати: о русских исследователях острова писала газета «Аляска Геральд» в Сан-Франциско, газеты Центральной России, Сибири и другие. В 1875 году был составлен словарь сахалинского наречия, который до нашего времени считается единственным. Составитель его — Добротворский — был лучшим знатоком языка айнов.
В 1881 году на Сахалине появляется новый представитель русской науки — Иван Поляков. Этот замечательный человек в свое время составлял научное описание коллекции Н. М. Пржевальского. Бесстрашный исследователь прибыл на Сахалин и всесторонне изучил этот остров. Он нашел здесь кости вымершего кабана, открыл старые погребенья народа айнов, собрал коллекцию черепов, доказал, что в каменном веке древние сахалинцы умели изготовлять глиняные сосуды. Отставной лейтенант Зотов нашел нефть на севере острова, другой пытливый сахалинец обнаружил целые озера нефти, застывшей, как жир, и отвердевшей на поверхности земли. Первые поселенцы Сахалина уже знали об отдельных месторождениях золота, железа и меди… На Сахалине выросли Александровский пост, селение Корсаковское, где доктор П. И. Супруненко основал метеорологическую станцию. Вода, высокие горы, дремучие леса Сахалина изучались и покорялись русскими людьми.
