Всё Балтийское море
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.