Обогнув с юга остров Котельный и Землю Бунге, мореходы прошли вдоль восточного берега острова Фадеевский и переправились через Благовещенский пролив на остров Новая Сибирь. На северном берегу острова моряки встретились с участником прошлогодней экспедиции М. И. Брусневым, летовавшим на острове по заданию Матисена. 2 августа после двухдневного отдыха путники вышли в море к острову Беннета. Шли то под парусами, то на веслах, изредка отдыхая на плавающих льдинах.
Через двое суток, преодолев расстояние в 70 с лишним миль, экспедиция достигла острова и вскоре натолкнулась на предметы, оставленные группой Толля: была обнаружена бутылка с записками Э. В. Толля и его товарищей, а несколько дальше – ящик с кратким отчетом, из которого следовало, что, обследовав остров и собрав богатую геологическую коллекцию, в ноябре 1902 года Толль покинул его и направился к Новосибирским островам. Добраться до них ему так и не удалось. Письмо заканчивалось словами: «Отправляемся сегодня на юг, провизии имеем на 14–20 дней. Все здоровы. 26.X – 8.XI.1902 г.»
Забрав документы и часть геологической коллекции Толля, поисковая группа отправилась с острова Беннета в обратное плавание и без особых осложнений 9 августа добралась до Новой Сибири. А. В. Колчак пришел к убеждению, что Толль и его спутники погибли. Так закончилась почти семимесячная поисковая экспедиция с беспримерным 90-дневным морским санно-шлюпочным походом семерки отважных моряков во главе с А. В. Колчаком. Это был, по оценке вице-председателя Российского географического общества П. П. Семенова, «в полном смысле слова необыкновенный и важный географический подвиг, совершение которого сопряжено с трудом и опасностью».
Правда, непосредственные руководители более чем скромно оценили заслуги участников экспедиции. За это рискованное предприятие, исполненное на пределе человеческих возможностей, участники его были отмечены всего лишь медалями.
26 января 1904 года А. В. Колчак прибыл в Якутск, где он узнал о начале войны между Россией и Японией. С телеграфного разрешения Морского министерства и с согласия Академии наук Александр Васильевич направился в Иркутск для дальнейшего следования в Порт-Артур.
В Порт-Артур лейтенант Колчак прибыл 17 марта 1904 года. Там он был назначен вахтенным начальником на крейсер «Аскольд». В этот день пять вражеских пароходов (брандеров), груженных камнем, под прикрытием 12 миноносцев направились к Порт-Артуру. В 3 часа утра они были обнаружены прожектористами Тигрового полуострова и обстреляны батареями правого фланга, а также орудиями с броненосца «Ретвизан».
Важное значение для успешных действий береговой артиллерии Порт-Артура имело четкое взаимодействие между кораблями и орудиями батарей крепости и побережья. Для решения этого вопроса по приказанию адмирала Макарова на береговые батареи были направлены сигнальщики, которые поддерживали связь, помогали артиллеристам опознавать японские корабли. Специальной инструкцией, разработанной по его указанию А. В. Колчаком, определялся характер действий кораблей и береговой артиллерии по охране внешнего рейда.
Вскоре Александр Васильевич был назначен командиром эсминца «Сердитый». Под его командованием была поставлена к югу от устья Амура минная банка, на которой подорвался японский крейсер «Такасаго».
В воспоминаниях контр-адмирала С. Н. Тимирева говорится, кстати, о плане экспедиции для прорыва блокады Порт-Артура с моря и активизации действий против японских транспортов в Желтом море и на Тихом океане, в разработке которого участвовал и Колчак. Однако сменивший погибшего С. О. Макарова адмирал В. К. Витгефт отменил реализацию плана.
Эсминец «Сердитый» провел ряд смелых атак на японские корабли, пытавшиеся подойти к Порт-Артуру. Успешные действия «Сердитого» были замечены командованием. Лейтенант А. В. Колчак был награжден орденом Св. Анны 4-й степени с надписью «За храбрость», носившимся на морском кортике, в связи с этим получившим название Св. «Анненское оружие».
С гибелью Степана Осиповича Макарова активные действия русского флота, базировавшегося в Порт-Артуре, фактически прекратились. Командование эскадрой принял на себя Алексеев, сразу же отказавшийся от всякой борьбы за инициативу на море.
Началась героическая сухопутная защита Порт-Артура. Колчак был назначен командиром батареи 47– и 120-миллиметровых орудий в секторе Скалистых гор на северо-восточном участке обороны.
25 июля началась бомбардировка Порт-Артура. 6 августа последовал первый штурм крепости. Находясь на наблюдательном пункте, Александр Васильевич Колчак видел, как вслед за огнем артиллерии японская пехота густыми цепями устремилась в атаку. Русские открыли ответный огонь. С огромными потерями враг сумел выйти к проволочным заграждениям. Однако попытка приблизиться к фортам и редутам не увенчалась успехом. Затем последовали вторая, третья и четвертая атаки, которые существенно не изменили обстановку. По оценке Н. А. Левицкого, общие потери японцев на 11 августа под Порт-Артуром достигли 20 тысяч человек, русских – 6 тысяч человек.