Именно эта экспедиция Колчака стала прототипом известного романа Обручева "Земля Санникова". Замысел был дерзким, считалось — нереальным. Идти через Ледовитый океан на шлюпках. В экспедицию вошли политический ссыльный Оленин, боцман «Зари» Бегичев и несколько охотников-тюленепромышленников. Сняв вельбот с разбитой «Зари», они в мае 1903 г. по льду дошли до о. Котельный. Сделали из плавника полозья к вельботу, чтобы двигаться и по льду, и по воде. Ждали вскрытия моря, добывая пропитание охотой. 18.06 вышли в плавание — в сплошном снегопаде, в хаосе льдин, на которые вылезали, пережидая шторм. И добрались до малоизвестного тогда о. Новая Сибирь, а оттуда до о. Беннетта. Нашли материалы экспедиции Толля; карту острова, геологическую коллекцию, записи барона. Исследовали другие острова, осматривая оставленные «Зарей» склады продовольствия. Убедившись в гибели Толля и его спутников, тем же опасным путем, не потеряв ни одного человека, в октябре вернулись на материк.

В Якутске Колчак узнал о войне. Сдав Оленину дела экспедиции, он с трудом добился возвращения в военное ведомство и назначения в Порт-Артур. Много поражений пришлось на долю русского флота в японской войне. И лишь одна крупная победа. Ювелирно рассчитав курс вражеской эскадры, ежедневно обстреливавшей Порт-Артур, заградитель «Амур» поставил точно у нее на пути минную банку. В результате 14.05.04 подорвались и в несколько минут затонули броненосцы «Хатсусе» и «Яшима». Крейсер «Иосино», уклоняясь от мин, столкнулся с крейсером «Касуга», повредил его и тоже затонул, а посыльный корабль «Тацута» распорол себе днище о камни. Среди авторов этой победы был и служивший на «Амуре» лейтенант Колчак. Видно, как пригодилась ему точность гидрографических съемок.

На заключительной стадии обороны, когда японцы день за днем лезли на штурм, Колчак находился в самом аду — командовал одной из морских батарей на сухопутных бастионах. Был ранен и попал в плен. С ранением открылись болезни, полученные в Заполярье, — хроническая пневмония, суставный ревматизм в тяжелой форме. Лечился у японцев, потом через США вернулся в Россию. Был признан инвалидом… Только с осени 1905 г. он вернулся к работе в Академии наук. Его экспедиции дали столько результатов, что они так и не были опубликованы до конца. Карты, промеры высот и глубин, исследования полярных льдов… Кое-что уже в 30-х годах преподносилось советскими плагиаторами как вновь открытое. 10.01.06 Колчак выступил с докладом об экспедиции на о. Беннетта в Русском географическом обществе. Оно присудило ему Большую золотую медаль, свою высшую награду "за необыкновенный и важный географический подвиг, совершение которого сопряжено с трудом и опасностью".

Но как военный моряк и патриот, едва восстановив силы, Колчак активно начинает работать и в другой области — над восстановлением погибшего флота. Он выступает одним из главных инициаторов и идеологов создания в России Морского Генерального штаба, и после образования этого органа был к нему причислен, заведуя в МГШ Балтийским театром военных действий. Об уровне работы говорит тот факт, что молодые генштабисты в 1906 г. ошиблись лишь на год, придя к выводу, что в 1915 г. Германия начнет войну против Франции, а России придется выступать против Германии. Колчак стал одним из авторов новой судостроительной программы. Критически отнесясь к модным программам британского флота строительству тяжелых дредноутов, русские новаторы предложили создание совершенно новых кораблей, сочетающих мощное крейсерское вооружение и быстроту миноносцев. Вместе с такими видными специалистами, как академик А. П. Крылов, В. М. Альтфатер, Н. Н. Зубов, Колчак участвовал в разработке легких крейсеров и эсминцев.

Параллельно продолжались и дела заполярные. Под руководством Колчака осуществлялась подготовка новой гидрографической экспедиции Ледовитого океана, строительство ледоколов «Вайгач» и «Таймыр». В чине капитана 2-го ранга он был назначен командиром «Вайгача». Через южные моря экспедиция прошла во Владивосток и совершила в 1910 г. исследовательское плавание по Берингову морю. Потом Колчака отозвали в Петербург, а выпестованная им экспедиция под руководством Б. Вилькицкого провела в Ледовитом океане 4 года. Впервые прошла Северный морской путь с востока на запад, открыла Землю императора Николая Второго (ныне Северная Земля: о-ва Октябрьской революции, Большевик, Комсомолец, Пионер), о. Цесаревича Алексея (ныне о. Малый Таймыр), пролив Вилькицкого. Кстати, единственная фамилия белогвардейца, каким-то чудом уцелевшая на советских картах.

А Колчака отозвали в военное ведомство. В условиях надвигающейся войны отпускать такого специалиста на несколько лет во льды было бы накладно. Он продолжал уделять внимание полярным делам, в частности раскритиковал план экспедиции Седова к Северному полюсу, указал на уязвимые места и предсказал возможность катастрофы. Седов не послушал предупреждений… Но научные заботы волей-неволей отодвигались на второй план. Много ли времени оставляли для них напряженная работа в МГШ, разработки по перевооружению флота, маневры и учения?

В 1914 г. Колчак разработал план минной постановки, перекрывшей врагам вход в Финский залив. Благодаря ему ни один германский корабль за всю войну так и не прорвался к Петрограду. Между прочим, его план был без изменений использован и в 1941 г. И тоже сыграл решающую роль в морской обороне Ленинграда. Колчак участвовал в разработке практически всех операций Балтфлота в 1914–1915 гг., командовал минной дивизией, а затем всеми морскими силами Рижского залива. Совместно с сухопутными частями 12-й армии ген. Радко-Дмитриева провел десантную операцию, сорвавшую немецкое наступление на Ригу. В 1916 г. в связи с осложнившейся обстановкой на юге Колчак был произведен в вице-адмиралы и назначен командующим Черноморским флотом…

Положение там было не блестящим. Русские корабли отсиживались в портах, на море хозяйничали турки, болгары и германская эскадра из новейших крейсеров «Гебен», "Бреслау" и нескольких подлодок. Обстреливали прибрежные города, наносили удары по коммуникациям, снабжавшим через Новороссийск Закавказский фронт. Приняв дела, Колчак немедленно начал активную войну. Уже на следующий день после вступления, в должность он вышел в море на корабле "Императрица Мария", встретил под Новороссийском «Бреслау», обстрелял и обратил в бегство. А через несколько дней минные суда под непосредственным руководством Колчака закупорили Босфор заграждением, на котором подорвался и вышел из строя до конца войны «Гебен». Всякую мелочь разогнали по турецким и болгарским портам. И до 1918 года море для вражеских кораблей оказалось закрыто.