25 августа, проведя в плавании три года и пять дней, «Сенявин» прибыл в Кронштадт. С корабля никого не увольняли на берег, пока по традиции судно не посетил государь император. Николай I поднялся по нарядному трапу на борт «Сенявина» 4 сентября. Он уже побывал на «Моллере», пришедшем в гавань раньше, и остался недоволен внешним видом судна. «Сенявин» понравился больше, и император распорядился о наградах. Фёдор Петрович был произведён «через чин», то есть сразу в капитаны 1 ранга, и награждён орденом Святой Анны 2-й степени. Все офицеры шлюпа представлены к орденам и очередным званиям. Так завершилось кругосветное путешествие русских моряков на военном шлюпе «Сенявин».

Вскоре Литке получил «высочайшее» разрешение, освободившись от службы, целиком посвятить своё время работе над научными материалами кругосветного плавания и обобщению их в книге. Результаты его путешествия были впечатляющие. Опись около тысячи миль побережья на севере Тихого океана и в экваториальной его части. Осмотр 26 групп островов, в том числе 12 ранее не известных, им даны были русские названия. Больше полусотни карт пополнили атлас. До 30-х годов XX века мореходы пользовались этими картами.

Книга Ф.П. Литке (первая часть) вышла в свет через пять лет после окончания плавания. Она называлась «Путешествие вокруг света, совершенное по повелению Государя Императора Николая I на военном шлюпе «Сенявин» в 1826, 1827, 1828 и 1829 годах флота капитаном Фёдором Литке». Последняя же (третья) часть книги вышла в 1836 году. Задержка в значительной степени оказалась вызвана вмешательством в судьбу автора именно императора Николая I.

Уже на следующий год после возвращения «Сенявина» он отправил Литке во главе отряда из трёх кораблей в учебное плавание в Атлантический океан. На кораблях находились выпускники офицерских классов и гардемарины. Зайдя в Ревель и Копенгаген, корабли обогнули Британские острова, достигнув берегов Исландии. Но в Рейкьявик не пошли, а повернули на юг, к Франции.

Однако пришлось довольно долго простоять в порту Брест, на севере страны, из-за того, что в Париже произошла очередная революция (июльская, 1830 года). Она, впрочем, быстро закончилась реставрацией монархии — на троне воцарился Луи Филипп I.

На обратном пути морякам не повезло: на судах вспыхнула эпидемия брюшного тифа, от которого скончались несколько человек, в том числе доктор К.Ф. Мертенс, заразившийся при лечении больных офицеров и гардемаринов. Такое печальное завершение девятого плавания позволяло Литке надеяться на то, что больше его не будут отрывать от научной работы. Но Николай I «не отступал». В 1831 году Литке отправляют в Восточную Пруссию для закупки провианта для русской армии, затем привлекают к организации навигационного ограждения на южном побережье Балтийского моря. Наконец, в конце 1832 года он получает одновременно звание флигель-адъютанта и приглашение на должность воспитателя сына Николая I великого князя Константина. В эти же годы старшего сына императора воспитывал поэт Василий Андреевич Жуковский. «Коллеги», часто встречаясь, сдружились. В роли воспитателя Литке пребывал достаточно долго — 18 лет. Конечно, он имел возможность заниматься наукой, но лишь в свободное от основного занятия время, а его почти не было.

Зато в карьере исчезли препятствия. Литке избирают членом-корреспондентом Императорской Академии наук, а потом и академиком (в 1855 году). В 1835-м он женился на великокняжеской фрейлине Юлии Браун. Она родила двух сыновей, но в 1843 году скончалась. В том же году Литке присвоили звание вице-адмирала. В этом звании он совершил плавание вокруг Скандинавии, возглавив эскадру из корабля «Ингерманланд» и фрегата «Константин». Наследник плыл на фрегате своего имени. Подвахтенным юного великого князя был Геннадий Невельской (в чине лейтенанта), будущий первооткрыватель судоходного устья Амура и Сахалина как острова.

Приближалось совершеннолетие наследника, с наступлением которого он становился главой Военно-морского флота России. Совершив с Константином последнее плавание по Средиземному морю в 1845 году, Литке получил, наконец, возможность больше времени уделять науке. В это время он занимается организацией Русского географического общества. Проект общества составил Литке, собрав 17 членов-учредителей, среди которых были Ф.П. Врангель, К.Н. Бэр, И.Д. Крузенштерн, П.И. Рикорд... Местом «сбора» был дом Владимира Ивановича Даля, составителя словаря «живого великорусского языка».

Благосклонный к Литке император дал разрешение на организацию Общества под своим личным покровительством и председательством сына Константина и согласился его финансировать из расчёта 10 тысяч рублей серебром в год. Вице-председателем, то есть фактически руководителем, Общества стал Фёдор Петрович. 6 октября 1845 года состоялось торжественное открытие Императорского Русского географического общества, на котором к членам Общества (их было учреждено 51) и гостям обратился его основатель. Он говорил о том, что Географическое общество должно сделать то, чего не смогла «охватить» Академия российская.

«...С учёной точки зрения, — заключил Литке, — Географическое общество, впрочем, совершенно самостоятельное есть как бы распространение Академии для некоторой специальной цели». Цель эту устав Общества определял так: «Собрание и распространение как в России, так и за пределами оной, возможно полных и достоверных сведений о нашем отечестве».

И вот, в 1845 году Географическое общество в России заработало. Были организованы первые экспедиции — на Северный Урал под начальством действительного члена Общества Э.К. Гофмана; по Средней России с астрономическими наблюдениями — во главе М.П. Вронченко; во Владимирскую губернию для хронометрических (временных) измерений — под руководством А.Н. Драшусова. Первая зарубежная экспедиция отправилась в Южный Египет для географического описания Нила. Сам же Литке, всё ещё состоящий на почётной «царской службе», вынужден был сопровождать великого князя Константина на смотрины его невесты, германской принцессы Александрины. Три корабля обогнули Европу с севера, вошли в Средиземное море, посетили Италию. На обратном пути — Алжир, Португалия, Англия, Дания. Литке побывал в нескольких городах Европы, в Лондоне встретился с президентом Королевского географического общества геологом Родериком Импи Мурчисоном, избранным почётным членом Академии наук в Петербурге. (Через 15 лет он совершит большое путешествие по северо-востоку Европейской России, проведёт там полевые геологические исследования).

По возвращении в Россию Литке неожиданно оказался отставлен с поста главы Географического общества: на выборах вице-председателя он получил на один голос меньше, чем сенатор М.Н. Муравьёв. Впрочем, через семь лет, в 1857 году, Литке снова избрали главой Общества.

Это семилетие Фёдор Петрович отдал дань военной службе — исполнял должности главного командира Ревельского порта, военного губернатора города Ревеля, где организовал Морской клуб и Морскую библиотеку, а во время войны с Англией и Францией 1854—1855 годов, известной как Крымская, организовывал оборону Свеаборга и Ревеля. 27 марта 1855 года он произведён в адмиралы, а через семь месяцев стал почётным членом Императорской Академии наук.

Так параллельно развивались две ветви карьеры — военная и научная. К концу 50-х годов к ним добавилась и государственная — в Государственном Совете Литке назначили «к присутствию в департаменте законов», он активно участвовал в работе комиссии по подготовке отмены крепостного права. В 1866 году ему был присвоен титул графа Российской империи, а двумя годами раньше, 24 февраля 1864 года, Литке стал президентом Академии наук. Но, даже находясь на этом посту, он не оставлял свою деятельность в Русском географическом обществе, хотя в начале 1873 года уступил руководство Петру Петровичу Семёнову (получившему впоследствии дополнение к фамилии — Тян-Шанский).