После морской академии
В чине лейтенанта Г. И. Невельской начал морскую службу под флагом десятилетнего великого князя Константина и под командованием замечательного русского мореплавателя и ученого контр-адмирала Ф. П. Литке, назначенного императором воспитателем Константина. «Я имел счастье служить с Его Императорским высочеством с 1836 по 1846 год на фрегатах «Беллона» и «Аврора» и корабле «Ингерманданд». В продолжение этого времени, 7 лет, был постоянным вахтенным лейтенантом Его высочества. При вооружении корабля «Ингерманданд» в Архангельске был помощником его высочества как старшего офицера. Во все время мы плавали под флагом Ф. П. Литке…» – вспоминал Г. И. Невельской незадолго до смерти. Плавания в Балтийском, Северном, Белом, Баренцевом и Средиземном морях и Атлантическом океане сформировали его как опытного моряка русской – головнинской морской школы (В. М. Головнин – дважды кругосветный мореплаватель, выдающийся воспитатель первоклассных моряков).
В 1846 г. Г. И. Невельской по личной просьбе был переведен на транспорт «Байкал», получивший назначение в Тихий океан для работы между поселком Аяном на материке, Петропавловском-Камчатским и Русской Америкой в целях обслуживания Русско-Американской компании.
В конце августа 1849 г. «Байкал» под командой капитан-лейтенанта Невельского прибыл в Петропавловск-Камчатский и незамедлительно приступил к изучению острова Сахалин, южного побережья Охотского моря и устья Амура, формально не имея на то права, так как утвержденной императором инструкции для проведения исследований в юго-западной части Охотского моря еще не получил. Невельской взял на себя всю ответственность за этот поход и предупредил об этом своих офицеров: «Будьте уверены, господа, что я никогда не вовлек бы вас в предприятие, которое сопровождалось бы для вас каким-либо риском. Я ваш начальник, и, повинуясь мне, вы исполняете только свою обязанность. Всю тяжелую ответственность пред престолом и Отечеством я принимаю на себя». Офицеры выразили командиру полную готовность послужить общему делу и дали слово держать все в тайне.
Ответственность эта была велика по ряду причин, прежде всего из-за возможного сурового наказания государем и остроты приобретавшего в ту эпоху Амурского вопроса. История Амурского вопроса начинается в XVI в. с дальних и трудных походов русских землепроходцев, совершивших беспримерный подвиг.