Особо казаков поразило обилие рыбы в местных реках и соболя в прибрежной тайге. В «скасках» об этом походе содержатся самые первые сведения о тихоокеанских лососевых рыбах: кете, горбуше, кижуче, мальме. Колобов отметил в «скаске»: «Да они ж де ис того ж острожку ходили морем на Охоту реку трои сутки, а от Охоты до Ураку одне сутки… А те де реки собольные, зверя всякого много и рыбные, а рыба большая, в Сибири такой нет, по их языку кумжа, голец, кета, горбунья, столько де ее множество, только невод запустить и с рыбою никак не выволочь». В донесении казак, не сдержавшись, выразил свое удивление тем, что быстрым течением рыбу выбрасывает на берег, и берег оказывается почти весь усыпан этой рыбой, «и ту лежачую рыбу ест зверь — выдры и лисицы красные, а черных лисиц нет».
По реке Улье жили ламуты, или, как их называли казаки, «пешие тунгусы» (они не разводили оленей, теперь их называют эвенами; не путать с эвенками), охотники и рыболовы каменного века, жившие родовым строем. Колобов описал их оружие и инструменты: «А на той де реке на Улье соболя и иного всякого зверя у них много, а бой у них лучной, у стрел копейца и рогатины все костяные, а железных мало: и лес и дрова секут и юрты рубят каменными и костяными топорами».
От местных ламутов казаки узнали о том, что севернее их зимовья впадают в море реки, на берегах которых проживает сравнительно много местных жителей. Поэтому Москвитин выслал в начале октября на речной лодке 20 казаков на север вдоль побережья. Через трое суток они добрались до устья реки Урак, а затем и до реки, получившей название Охота (от эвенкского слова акат — «река»). Оттуда казаки проследовали морем далее на восток, пройдя более 500 километров вдоль северного побережья моря. В ходе плавания они открыли устья нескольких небольших рек и Тауйскую губу с устьем реки Тауи.
Зимой 1639/1640 года в устье Ульи Москвитин построил два небольших морских коча (парусно-гребные суда традиционного поморского типа длиной около 17 метров, предназначенные для плавания в северных морях) «по осьми сажен». Это были первые русские морские суда, плававшие в дальневосточных морях.
Казаки попытались убедить эвенов добровольно платить ясак, но те отказались и сделали попытку взять острожек приступом, чтобы уничтожить его защитников. Им это не удалось. Несколько человек стали аманатами (заложниками), им набили на ноги колодки и посадили в «казенную избу», которую постоянно охранял один из казаков.
Тогда восемь ламутских родов объединились и напали на острог в то время, когда большая часть казаков на плотбище строила кочи.
Ламуты проникли в острожек, закололи «пальмами» (ножами, привязанными к палкам) охранявшего аманатов казака. Заложники бросились к освободителям, волоча за собой колодки. В это время один из казаков убил ламутского «жнязца» (одного из родовых старейшин). По словам казаков, «те де тунгусы учали над ним всеми людьми плакать». В это время к острогу подоспели казаки, бывшие на плотбище. Захваченные врасплох казаки смогли надеть куяки (своеобразные доспехи из пластинок, скрепленных между собой) и бросились на нападавших. В конце концов нападение на острог было отбито, казаки захватили в плен еще семерых ламутов, в том числе одного «знатного мужика».
Весной 1640 года Москвитину местный родовой вождь «учел им россказывать, что от них направо в летнюю сторону (то есть к югу) на море по островам живут тунгусы гиляки сидячие, а у них медведи кормленые, и тех де гиляков до их приходу побили человек с пятьсот, на усть Уды реки пришед в стругах бородатые люди доуры. А платье де на них азямы (то есть отличается от обычной тунгусской), а побили де их обманом: были у них в стругах в однодеревных в гребцах бабы, а они сами человек по сту и по осмьюдесят лежали меж тех баб, и как пригребли к тем гиляком и, вышед из судов, и тех гиляков так и побили. А бой де у них топорки, а сами были все в куяках збруйных. А русских де людей те бородатые люди называют себе братьями. А живут де те бородатые люди к той же правой стороне в лето по Амуре реки дворами, и хлеб у них и лошади и скот и свиньи и куры есть и вино курят и ткут и прядут со всего обычая с русского (то есть как и русские). И промеж их и тех тунгусов живут тунгусы свой род анатарки сидячие, недошод до устья Муры (Амура). А те де онатарки люди богатые, соболей и того зверя и оленей у них много, а торгуют с теми бородатыми доурами на хлеб, на крупу. И про серебро де сказывал, что у тех же де бородатых людей у даур есть».
Это были одни из первых достоверных сведений о народах, обитавших на юго-западном побережье Охотского моря и по берегам устья Амура. Гиляков сидячих, то есть оседлых, сейчас называют нивхами. Выкармливание в неволе медведей связано со своеобразными местными обычаями, когда откормленного медведя убивали на торжественном празднике. Известный отечественный этнограф А. Я. Штернберг заметил, что эти медвежьи праздники играют такую же роль в социальном общении гиляцкого племени, какую некогда играли олимпийские и другие игры Греции. «Бородатые доуры» — это монголовидные тунгусы. Они являлись эвенкийским племенем, смешанным с монголами.
Получив нужные сведения, Москвитин весной 1640 года поплыл на юг, используя пленного эвена в качестве проводника-вожа. Он прошел вдоль западного берега Охотского моря до Удской губы, побывал в устье реки Уды и, обойдя с юга Шантарские острова, попал в Сахалинский залив. В устье Уды местные жители подтвердили Москвитину сведения о живших на Амуре и его притоках Чие и Омути (вероятнее всего, речь шла о Зее и Амгуни) и на островах гиляках и даурах. Где-то на западном берегу Сахалинского залива проводник сбежал, но Москвитин поплыл далее вдоль берега до островов, на которых жили «тунгусы голяки сидячие».
Многие историки географических открытий считают, что Москвитин видел небольшие острова у северного входа в Амурский лиман (теперь остров Чкалова и остров Байдукова), а также часть северо-западного берега Сахалина: «И гиляцкая земля объявилась, и дымы оказались, и они (казаки) без вожей в нее идти не смели». Эти же историки считают, что, очевидно, Москвитину удалось проникнуть и в район устья Амура. В «скаске» Колобова, по их мнению, совершенно недвусмысленно сказано, что казаки «амурское устье… видели через кошку (коса на взморье)».
Правда не все историки согласны с этим, и считают, что Колобов допустил ошибку, так как широкий Амурский лиман не похож на устье обычной реки. Поэтому они предполагают, что Москвитин достиг только устья реки Уды, которая впадает в Охотское море напротив Шантарских островов. А, мол, сведения о коренных жителях Амура Колобову стали известны от местных жителей побережья Охотского моря. В его «скаске» упоминались и сахалинские айны, но ведь известно, что на Сахалине Москвитин и его казаки не высаживались. Но при любой трактовке «скаски» Колобова ясно, что подвиг казаков отряда Москвитина очевиден и вызывает восхищение потомков. Продовольствие у казаков было на исходе, и Москвитин повернул на север. В ноябре он стал на зимовку в устье реки Алдомы, не успев добраться до Ульинского острога. Только весной 1641 года Москвитин с отрядом, перевалив хребет Джугджур, вышел на один из левых притоков Май и к середине июля добрался до Якутска с большим количеством «мягкой рухляди» — соболиных шкурок.
Открытия Москвитина стимулировали интерес якутских воевод к местам на побережье Дамского моря. На основании донесений Москвитина Курбатом Ивановым были составлены первые «чертежи» (то есть карты) Охотского побережья. Хотя эти чертежи, вероятнее всего, не сохранились до наших дней, о них есть упоминание в челобитной Курбата от 1642 года.
