Зимнее купание обошлось Карелину дешево: он отделался небольшим насморком и ломотой в руках, но позднее поплатился за подобные случайности полным параличом обеих ног.
В 1836 году Г. С. Карелин возглавил новую, третью по счету Каспийскую экспедицию. На этот раз он подробно осмотрел все восточные и южные берега Каспийского моря и его островов, сделал новые съемки берегов моря и впервые обследовал заливы юго-восточного Каспия. Карелин побывал в Астрабадском заливе Ирана с целью завести торговые отношения для русского купечества. В письмах его к жене сохранились прекрасные описания природы иранского побережья Каспия. После унылых и суровых пейзажей пустынного северного и восточного Прикаспия берега Астрабадского залива казались путешественнику раем.
Но главной целью Карелина было обследование древнего устья Амударьи. Он находит старицу этой реки — Актам и обнаруживает в ней стоячую и соленую воду (ныне это русло полностью высохло).
Путешественник делает важные выводы о причинах изменения русла Амударьи.
От Актама Карелин направляется к уединенному хребту Большие Балханы и первым из естествоиспытателей обследует этот горный массив. Также впервые Карелин изучает острова Челекен и Огурчинский, отмечая обилие там нефти и соли.
Выдающимся достижением экспедиции Карелина было обследование залива Кара-Богаз-Гол (залив Черной Пасти). "Из Балханского проследовали мы в залив Карабугазский и были первыми из русских, ступивших на страшные, негостеприимные берега его".
"Огромный Карабугазский залив, называемый по-туркменски Кули-Дарья, до прошлого 1836 года никем не был посещаем, — писал Карелин после завершения экспедиции. — Окружность его, по единогласному показанию туркмен, так велика, что для объезда необходимо 12 дней конной езды… Вода в заливе солоней морской, но не так горька… Залив Кули-Дарья соединяется с Каспийским морем узким проливом, в высочайшей степени заслуживающим внимания ученых. Вода в нем с постоянною силою стремится из моря в залив. Быстрота течения от 2,5 до 3,5 узла в час. Восточные ветры имеют мало на него влияния. Пролив сей со стороны моря имеет 117 сажен, но далее ко выходу в залив расширяется и образует устье в полверсты, шириною. Длина пролива до 2 верст, глубина посередине до 3 сажен, грунт каменистый… Вход в Карабугазский залив невозможен по причине каменного бара, поперек его лежащего, на котором три фута глубины. Рейд со стороны моря необыкновенно опасен. Дно моря усеяно скалами, и один только счастливый случай сохранил суда экспедиции в 1836 году… В заливе Карабугазском, невзирая на солкость, водится много белуг и притом очень крупных, из черной рыбы держатся лещи и судаки" (15).
