Занималась команда «Витязя» и гидрографическими работами. Хотя иногда пишут, что под руководством Макарова не было сделано географических открытий, но это не совсем так. По инициативе Степана Осиповича экипажем «Витязя» был выполнен промер залива Петра Великого, где была установлена кромка материкового шельфа и начало склона у побережья Приморья, установлены координаты приметной горы у залива Стрелок (30 октября 1887 г.) и бухты в заливе Посьета (16 — 22 мая 1888 г.), которым дали имя корабля. Был произведён осмотр и опись берегов у острова Дажелет (ныне Уллындо) в центре Японского моря, возле которого, в 1,5 мили к юго-востоку, обнаружили камень, опасный для мореплавателей, также названный именем «Витязя». Кстати, входной мыс в бухту Витязь носит имя мичмана Шульца, служившего на корвете.
Во время своего исторического плавания С.О. Макаров проявил себя выдающимся мастером военно-морской разведки. При посещении им иностранных портов, как в Европе, так и за её пределами, Макаров организовал сбор сведений о военно-морских базах, кораблях, судоходстве и судостроении в стране пребывания. Пользуясь своей известностью, Макаров просил показать ему военные арсеналы и порты Германии, Франции, Чили, Японии. Обычно его сопровождала группа офицеров корабля, каждый из которых изучал вопросы, связанные с его специальностью. В дальнейшем в Главный морской штаб представлялся отчёт по результатам визита. Так, побывав в Чили на борту военных кораблей, Макаров заметил, что по опыту боёв в Тихоокеанской войне с Перу чилийцы особое внимание уделяют дублированию средств внутрикорабельной связи (на мостике в каждом углу переговорные трубопроводы, дополнительные машинные телеграфы). Поражает виза начальника главного штаба: «Нам это не нужно». За такую визу российским морякам пришлось расплачиваться в боях Русско-японской войны, когда на кораблях приходилось передавать команды через посыльных. А в донесении минного офицера корвета Васильева об осмотре им японского крейсера говорится, что японцы заполняют междудонное пространство бамбуком для ослабления воздействия подводного взрыва. Макаров увлекался новинками военной, и не только, техники. На корабле им была организована фотолаборатория, которой заведовал лейтенант Пароменский. Фотоделом занимался доктор Шидловский, затем был обучен унтер-офицер минный квартирмейстер Минеев производству снимков, и сейчас мы располагаем целым альбомом снимков, показывающих жизнь на «Витязе» в этом плавании. Интересно, что Минеев сам изготовил из линз бинокля фотоаппарат и сфотографировал им доктора в момент съёмок. По возвращении из похода фотоальбомы со сценами на корабле были подарены библиотекам в Кронштадте и Севастополе.
Но не только для иллюстрации своего плавания применял Макаров фотоаппарат. Им было предложено создать альбом фотографий иностранных кораблей для их классификации с указанием высот корабельных надстроек и деталей рангоута. На корабле были сделаны снимки береговых батарей Хёрст-форта, укреплений Филиппинских островов, нового германского корвета «Аделаида», миноносца «Полифем», всего 29 кораблей. К сожалению, тогда эта идея не получила должного осуществления (впрочем, и сейчас хорошего справочника по корабельному составу иностранных флотов в нашей стране нет). Не в пример нам мировой славой пользуется британский справочник Джейна. Для изучения возможного театра военных действий в 1888 г. «Витязь» совершил специальное плавание к берегам Филиппин и Китая. Участвовал Макаров и в выработке планов по использованию флота на случай войны. Донесения Макарова о его плавании печатались в официальном разделе журнала «Морской сборник».
«Витязь» при плавании у берегов Африканского Рога (там, где сейчас действуют сомалийские пираты) наблюдал за блокадными действиями германских кораблей и захватом ими нынешней Танзании.
Не забывал Степан Осипович и о престиже страны и решении дипломатических задач в ходе плавания. Так, ещё в начале перехода, узнав о том, что предстоит торжество по случаю дня рождения португальского короля, он по своей инициативе задержался в Лиссабоне, обеспечив представительство России на этом мероприятии, т.к. для участия в нём в порт зашла германская эскадра (3 фрегата и корвет) с гардемаринами, голландский корвет и испанская канонерка. В Чили, где возникла эпидемия, он поддержал общественные мероприятия по сбору средств на борьбу с болезнями. Оркестр «Витязя», вместе с оркестром чилийской морской пехоты, флота и полиции, играл в парке на благотворительном базаре по сбору средств на борьбу с холерой. В Гонолулу Макаров был на приёме в королевском дворце. Особого внимания заслуживает инцидент в Японии. Прибыв в Кобе, корвет не получил ответа на салют нации из-за упразднения батареи, а корвет «Конго», не дав ответа на салют, ушёл в море. По требованию Макарова Морское министерство Японии принесло извинения и прислало корвет «Каймон», который хотя и задержался из-за ветра, но дал положенный ответный салют. Только после этого «Витязь» убыл в Нагасаки. Хотя и сам «Витязь» при посещении Манилы просчитался в числе залпов салюта и вместо 21 произвёл только 15; пришлось на следующий день давать ещё шесть залпов. При возвращении в Средиземном море корабль посетили члены греческой королевской семьи. Посещали корвет в водах Европы и члены русской императорской фамилии — великие князья и герцог Лейхтенбергский.
Была ещё одна сторона деятельности С.О. Макарова, о которой раньше не стремились вспоминать, — его участие в религиозной пропаганде. Корвет «Витязь» совершил два плавания с епископом, преподобным отцом Гурием для осмотра берегов Приморья (вместе с великим князем Александром Михайловичем) и наблюдения солнечного затмения в заливе Посьета, а также на Камчатку и Командорские острова. В ходе плавания посетив церковь в японском порту Хакодате, С.О. Макаров обратился с письмом в Синод к его обер-прокурору с предложением о расширении пропаганды православия в Японии. Это письмо было опубликовано отдельной брошюрой, и оно послужило началом кампании по сбору средств на строительство храма в Токио. Сейчас собор Никорай-до является одним из архитектурных памятников японской столицы.
Во время плавания корвет оказал помощь терпящим бедствие британским пароходам. В Красном море был обнаружен пароход «Стратмор» с повреждённым винтом Он был на буксире приведён в Суэц, и 5 мая наши моряки помогли пароходу у берегов Испании, за что получили благодарность британского Адмиралтейства.
Но, конечно, мировую славу «Витязю» принесли выполненные в ходе похода гидрологические измерения. Эти исследования велись попутно с решением других задач плавания. Так, когда корвет стоял в Лиссабоне, представляя Россию на государственном празднике страны, произвели исследования режима реки Тежу. Специальными гидрологическими наблюдениями были станции, на которых измерялись значения температуры воды на разных глубинах. Всего таких станций за плавание «Витязя» было более двухсот, но на их проведение за три года плавания потратили в общей сложности всего 5 суток. Гидрометеорологические измерения (давление воздуха, его температура и температура на поверхности воды) велись непрерывно, в некоторых случаях интервал между замерами составлял всего 15 минут.
После плавания Макаров приступил к обработке своих наблюдений, которые выполнялись им в свободное от службы время. Особое внимание он уделял достижению максимально возможной точности измерений и получению точных результатов наблюдений. Он говорил, что одно плохое наблюдение губит результаты 100 хороших. Пропуски не страшны, хуже, если их место заполняют воображаемыми величинами. Для снятия точных значений температуры морской воды он разработал методику наблюдений, позволяющую уменьшить влияние температуры батометра на конечный результат. Он первым обратил внимание на изменение поправок ареометров с течением времени. Проведённая по возвращении проверка поправок показала, что они изменились по сравнению с определёнными в начале похода. Оказалось, что, вытирая каждый раз после измерений прибор, постепенно стёрли слой стекла на нём! Поэтому пришлось пересчитать использовавшиеся таблицы температурных поправок плотности морской воды.