26 августа шлюп «Надежда» покинул Авачинскую бухту и направился в Японию. Плавание было нелегким: сперва попали в густой туман, потом пошел сильный ливень. В обшитом медью днище корабля обнаружилась течь, поэтому команде пришлось непрерывно откачивать воду. Совсем рядом с японскими берегами шлюп попал в тайфун.
Крузенштерн вспоминал:
«Ветер, постепенно усиливаясь, скрепчал в один час пополудни до такой степени, что мы с великой трудностью и опасностью могли закрепить марсели и нижние паруса, у которых шкоты и брасы, хотя и по большей части новые, были вдруг прерваны. Бесстрашие наших матросов, презиравших все опасности, действовало в сие время столько, что буря не могла унести ни одного паруса. В три часа пополудни рассвирепела наконец она до того, что изорвала все наши штормовые стаксели (косые паруса треугольной формы), под коими одними мы оставались… Ничто не могло противостоять жестокости шторма.
Сколько я ни слыхивал о тайфунах, случающихся у берегов китайских и японских, но подобного сему не мог себе представить. Надобно иметь дар стихотворства, чтобы живо описать ярость оного».
27 сентября 1804 года «Надежда» пришла в Нагасаки. Попытка Резанова провести переговоры с японцами ничем не увенчались: японцы категорически отказались обсуждать любые вопросы с российским послом.
Потеряв полгода в ожидании начала переговоров, Крузенштерн дал команду на отплытие, и в апреле 1805 года шлюп покинул берега Японии, держа курс на Камчатку.
После сдачи груза, судно ушло в сторону Сахалина, где Крузенштерн изучил и описал восточное и южное побережье Сахалина. Затем судно опять ушло в сторону Камчатки для ремонта и пополнения запасов. Пора было встречаться с «Невой». В августе 1805 года суда встретились в Кантоне и выгодно продали меха и закупив китайские товары. Собрав сведения об этой стране, быте и нравах китайцев и их государственном устройстве, в феврале 1806 года «Надежда» и «Нева» пошли в дальний путь, через Южно-Китайское море и Индийский океан, вокруг мыса Доброй Надежды, в Европу.
В середине апреля, у мыса Доброй Надежды корабли в тумане потеряли друг друга… Обогнув южную оконечность Африки, «Надежда» пошла к острову св. Елены, где была назначена встреча шлюпов. Здесь, узнав о войне между Россией и Францией, Крузенштерн во избежание встречи с французскими военными кораблями пошел не Английским каналом, около которого обычно крейсировали французские суда, а обогнув Англию с севера. Это было тем более необходимо, что часть пушек с «Надежды» была оставлена на Камчатке для защиты русских селений.
«Нева» бросила якорь на Кронштадтском рейде 22 июля 1806 г., а две недели спустя, 7 августа, сюда пришла и «Надежда». Историческое кругосветное плавание закончилось.
На карту мира были нанесены новые острова, проливы, рифы, бухты и мысы. Русские моряки составили описание побережья Японии, Сахалина, Курильской гряды и других районов, по которым проходил их путь. Экспедиция изучила различные течения и открыла межпассатные противотечения в Атлантическом и Тихом океанах. Были собраны сведения о прозрачности, удельном весе, плотности и температуре морской воды на различных глубинах и другие данные, которые положили начало новой морской науке, — океанографии…
По возвращении в Россию, богатейшие коллекции, собранные Крузенштерном и Лисянским, были снабжены подробными описаниями. Они оба начали готовить к изданию свои труды, в которых сообщили все свои наблюдения в течение трехлетнего плавания. Крузенштерну удалось в 1809-1812 гг. опубликовать свой труд на казенный счет. Несмотря на сложность политической обстановки того времени в связи с Отечественной войной 1812 года, сочинение И. Ф. Крузенштерна было издано почти во всех европейских странах. Оно было переведено на французский, немецкий, английский, голландский, итальянский, датский и шведский языки.
В 1811 году Крузенштерн был назначен инспектором классов Морского корпуса. В 1815 году он взял отпуск по болезни и приступил к составлению необходимого мореплавателям «Атласа Южного моря». В 1823-27 гг. Крузенштерн издал «Атлас Южного моря» и «Собрание сочинений», разбирающих и поясняющих «Атлас».
«Атлас» Крузенштерна был признан учеными всего мира.
Крузенштерн оказал большое влияние на дальнейшие русские кругосветные плавания и первым высказался о необходимости организации экспедиции к Южному полюсу и написал для нее инструкцию. Начальником был назначен по его предложению Ф. Ф. Беллинсгаузен.
Императором Николаем I Крузенштерн производится в контр-адмиралы и в 1826 г. назначается инспектором классов и помощником директора Морского корпуса. В 1827 г. он становится директором корпуса. За семнадцать лет руководства Морским корпусом Крузенштерн провел много преобразований в системе воспитания и обучения кадет и гардемарин. Суровую дисциплину он заменил новой системой воздействия на учащихся, справедливым и человечным отношением; основал библиотеку и музей, создал эскадру учебных кораблей и провел много других организационных мероприятий, направленных на улучшение системы преподавания. Он стремился привить учащимся любовь к морю и морской службе. В 1827 г. Крузенштерн создал при корпусе офицерские классы для дальнейшего обучения способных гардемарин, отлично окончивших корпус. Эти классы впоследствии были преобразованы в Морскую Академию.
Преклонный возраст и слабое здоровье вынудили его в 1842 г. выйти в отставку в чине адмирала.
Умер Крузенштерн 12 августа 1846 г. в Ревеле (Таллинн).