В Охотске «Чёрный Орёл» вытащили на берег. Построенный на Камчатке корабль выполнил свой долг; его плавание было закончено. Экспедиция завершила работу, о чём было доложено Биллингсу, возвратившемуся из проведённого им вполне успешно пересечения Чукотки. В то время когда Сарычев исследовал Алеутские острова, Биллингс со своими спутниками открыл на Чукотке Анадырскую горную систему. Сарычев же, проведя зиму в Охотске, отправился в Якутск знакомым уже ему путём — через бассейн Алдана. 6 августа 1793 года вся экспедиция собралась в Якутске. Сюда поступило распоряжение Екатерины II — «продолжение известной экспедиции флота капитана второго ранга Биллингса остановить...» Причиной была война со Швецией. Она же заставила отложить уже подготовленное кругосветное плавание капитана Г.И. Мулавского, в котором должен был участвовать юный Крузенштерн (а с ним брат Сарычева Алексей).

В апреле 1794 года восьмилетнее путешествие на восток России и к Америке закончилось в Петербурге. Сразу же по возвращении и Сарычев, и Биллингс приступили к работе над книгами. Книга Сарычева «Путешествие флота капитана на Север Восточной части Сибири, Ледовитому морю и Восточному океану в продолжении восьми лет...» начинается с «Преуведомления». В нём обоснована необходимость для России проводить дальние путешествия: «Нет морей, известных в нынешнее время, как Ледовитые моря и Северо-Восточный океан, и нет государства, которое бы более имело причины, как Россия, оные описывать и более способов и удобностей к исполнению сего полезного дела».

Книга Сарычева вышла в свет в 1802 году. Но восемь лет после возвращения в Петербург были отданы не только работе над ней. Сарычев служил на кораблях Балтийского флота, командуя «Святославом», получил чин капитана 1 ранга. Он командовал и другими судами, а затем ему поручается принять в Архангельске новый корабль «Москва». Его он привёл в Кронштадт, а потом совершил на нём рейд вокруг Скандинавии в Эдинбург. Он перевёз десантный отряд из Портсмута в Ревель и вернулся в Кронштадт.

Когда уже была подготовлена к изданию его книга о путешествии на северо-восток, Г.А. Сарычева назначили начальником астрономо-геодезической экспедиции по исправлению морских карт Балтийского моря. Адмиралтейств-коллегия решила, что, несмотря на изданный 50 лет назад выдающийся по своему содержанию и точности исполнения «Атлас всего Балтийского моря...» адмирала Алексея Ивановича Нагаева, съёмку Балтийского моря необходимо повторить. Эту работу решено было поручить Сарычеву, хорошо зарекомендовавшему себя в экспедиции на северо-востоке. Его прочили в преемники адмирала А.И. Нагаева, организатора и первого директора Морского корпуса, создателя российской гидрографии.

В начале лета 1802 года Сарычев начал промеры глубин южной части Финского залива на катерах «Гонец» и «Вестник». А когда осенью вернулся в Кронштадт, то получил сразу два ордена Св. Владимира 4-й степени за участие в экспедиции Биллингса и Св. Георгия 4-го класса — «за выслугу морских кампаний». В начале 1803 года ему присвоили звание контр-адмирала. К тому времени вышла его книга, имевшая огромный успех.

Биллингс тоже подготовил к изданию свой «Поденник», но по-английски. Перевод Фёдора Коржавина был сделан, но так получилось, что до сего времени книга Биллингса не увидела свет. Сарычев частично её опубликовал в 1811 году, уже после смерти Биллингса (он умер в 1806 году в возрасте 45 лет) под названием «Путешествие капитана Биллингса через Чукотскую землю от Берингова пролива до Нижнеколымского острога...» Но описание всего путешествия, занявшего 8 лет, дошло до нас лишь в изложении Сарычева. Он очень хорошо писал о своём начальнике, опровергая всевозможные домыслы, порочившие англичанина, бывшего в юности сподвижником Джеймса Кука, а затем посвятившего себя России.

После возвращения из Сибири Биллингс, награждённый орденом Св. Владимира 3-й степени, служил в Черноморском флоте, который возглавлял адмирал Ф.Ф. Ушаков. Он командовал фрегатами «Св. Андрей» и «Св. Михаил», проводил гидрографические работы в районе Севастополя, Тамани, в устье Кубани. В 1799 году издал составленный им «Атлас всего' Чёрного моря», который был столь же высоко оценён, как и атлас Балтики, над которым на протяжении нескольких лет работал Сарычев.

В 1803 году для гидрографических исследований в Балтийское море вышла целая эскадра, укомплектованная гардемаринами Морского корпуса, — 6 фрегатов и 3 галеры. Под руководством Сарычева будущие морские офицеры проходили практику, одновременно выполняя астрономические измерения и промеры глубин.

Одним из заданий Сарычеву было доставить в столицу великую княжну Марию Павловну с фрейлиной Анастасией Мацкевич. Последняя стала вскоре женой Сарычева. Свадьба состоялась в августе 1804 года, посетил её сам император Александр I.

В следующем году (шла война с Наполеоном) гидрографические измерения были совмещены с конвоированием купеческих судов из Риги в Померанию. У острова Рюген в южной части Балтийского моря бриг «Диспач» разбили штормовые волны. Сарычев последним покинул тонущий корабль, при этом сильно пострадал. Но всё закончилось благополучно, в 1806 году работы были завершены.

Главным было астрономическое измерение координат. Впервые точно определили широту и долготу Кронштадта, к которым была «привязана» вся система. Исправили и координаты Петербурга, нанесённые на карту Нагаева с небольшой ошибкой и по долготе, и по широте. Сарычев смог уточнить эти данные благодаря разработанному им методу определения координат. Также было уточнено положение и всех остальных пунктов балтийского побережья, островов, мысов, мелей, относящихся к российской части моря. Шведские и датские берега перенесли с новейших карт, изданных в Скандинавских странах, а немецкие — «с береговых описаний, произведённых россиянами после издания г-ном Нагаевым Атласа».

«Морской атлас всего Балтийского моря с Финским заливом и Каттегатом, заключающий в себе генеральную меркаторскую и 12 частных карт с видами берегов...» вышел в свет в 1812 году. А через пять лет была опубликована «Лоция, или Путеуказание к безопасному кораблевождению по Финскому заливу, Балтийскому морю и Каттегату».

Атлас и лоция Сарычева так же, как и разработанный им метод съёмки берега с корабля, долго служили мореплавателям, бороздившим волны не только «северного средиземного моря» Европы.

Сарычев издал также «Дневные записки плавания по Балтийскому морю и Финскому заливу...», где описал день за днём свои балтийские походы. На этом его путешествия закончились. Он совершил ещё только один морской переход — в 1814 году (как командующий эскадрой) с офицерами-практикантами от Кронштадта до Готланда и через Ревель — обратно в Кронштадт.

В последующие годы Сарычев был в основном организатором крупнейших морских экспедиций, составителем их научных программ и инструкций, руководителем завершавших эти экспедиции изданий.

В Петербурге Сарычев стал главным авторитетом российского мореплавания. Под его покровительством находились оба кругосветных путешествия В. Головнина, плавания с грузом к Русской Америке О. Коцебу, Ф. Врангеля, А. Лазарева... Он был инициатором экспедиции шлюпов «Восток» и «Мирный» под командованием Ф. Беллинсгаузена и М. Лазарева в Южный океан, завершившейся открытием ледяного материка Антарктиды. Подпись Сарычева стоит на первой обобщающей карте, закрепившей факт великого открытия. На ней нанесён маршрут экспедиции и контуры ледяных земель, которые видели русские мореплаватели.

Под руководством Сарычева, возглавившего специально созданный комитет, был составлен проект благоустройства Камчатского края. Он никогда не забывал тех мест, с которыми были связаны восемь лет его жизни. Многие годы работал над «Атласом северной части Восточного океана», который вышел в свет в 1826 году. В нём — 26 карт и использованы не только материалы экспедиции Биллингса — Сарычева, но и всех последующих исследований, съёмок и описаний. А потом появилась карта, на которой изображена была огромная акватория двух океанов — от пятого до восьмидесятого градуса северной широты.