В 1828 году К. М. Бэр опубликовал первый том своего классического сочинения «История развития животных»; в 1837 году — второй; третий, незаконченный том вышел посмертно в конце XIX столетия.
В Кенигсберге К. М. Бэр получил признание всего ученого мира, здесь же он обзавелся семьей, но его тянет в родные края. Он ведет переписку с Дерптом и Вильно, где ему предлагают кафедры. Он мечтает о большом путешествии по северу России и в своем письме к первому русскому кругосветному мореплавателю знаменитому адмиралу Ивану Федоровичу Крузенштерну просит его дать ему «возможность бросить якорь в своем отечестве».
Вскоре он получил предложение от Российской академии наук приехать на работу в Петербург, однако полнейшая неустроенность академических учреждений того времени не позволила ему сразу принять это предложение, и он временно возвращается в Кенигсберг, где ведет, по его же выражению, жизнь «рака — отшельника», погрузившись всецело в науку. Напряженные многолетние занятия сильно подорвали его здоровье. Прусское министерство народного просвещения придиралось к нему буквально по каждому поводу. Министр фон Альтенштейн официально попрекал его тем, что его научные исследования обходятся дорого, так как К. М. Бэр израсходовал на свои бессмертные исследования по истории развития цыпленка… 2000 яиц. Конфликты с власть предержащими росли. К. М. Бэр запросил Петербург о возможности его приезда на работу в Академию наук и в ответ на это в 1834 году избирается ее членом. В том же году он с семьей покидает Кенигсберг. Как он сам писал, «решив променять Пруссию на Россию, был одушевлен только желанием принести пользу своей родине».
Что же сделал К. М. Бэр в эмбриологии? Несмотря на то что в XVII и XVIII веках в разработке учения о зародышевом развитии животных приняли участие многие крупнейшие исследователи, существенно продвинуть исследования им не удалось. Было принято считать, что в половых клетках существует готовый зародыш с совершенно развитыми частями тела — по сути, взрослый организм, только крошечного размера.
Наука того времени очень сильно заблуждалась, считая, что зародышевое развитие есть не что иное, как простой рост маленького организма до взрослого состояния. Никакого преобразования при этом якобы не происходило.
К. М. Бэр окончательно похоронил эти неверные представления и создал подлинно научную эмбриологию. Его «История развития животных», по отзыву выдающегося соратника Ч. Дарвина — Томаса Гекели, представляет «сочинение, которое содержит самую глубокую философию зоологии и даже биологии вообще», а известный зоолог Альберт Келликер утверждал, что эта книга является «самым лучшим из всего, что есть в эмбриологической литературе всех времен и народов».
Исследуя развитие цыпленка, К. М. Бэр шаг за шагом проследил картину его развития. Процесс зародышевого развития впервые предстал перед изумленными взорами натуралистов во всей своей простоте и величии.
С переездом в Петербург молодой академик резко изменил как свои научные интересы, так и образ жизни. На новом месте его влекут и манят беспредельные просторы России. Громадная, но мало исследованная Россия того времени требовала всестороннего изучения. К. М. Бэр становится географом — путешественником и исследователем природных богатств страны.
За всю свою жизнь К. М. Бэр совершил множество путешествий в пределах России и за границей. Его первое путешествие на Новую Землю, предпринятое им в 1837 году, продолжалось всего четыре месяца. Обстоятельства были крайне неблагоприятными для путешествия. Капризные ветры задерживали плавание. Парусная шхуна «Кротов», предоставленная в распоряжение К. М. Бэра, была чрезвычайно мала и не приспособлена для экспедиционных целей. Топографические изыскания и метеорологические наблюдения экспедиции К. М. Бэра дали представление о рельефе и климате Новой Земли. Было установлено, что возвышенность Новой Земли в геологическом отношении представляет собой продолжение Уральского хребта. Особенно много сделала экспедиция в области познания фауны и флоры Новой Земли. К. М. Бэр был первым натуралистом, посетившим эти острова. Он собрал ценнейшие коллекции обитающих там животных и растений.
В последующие годы К. М. Бэр совершил десятки путешествий и экспедиций не только «по градам и весям» России, но и за границу. Вот далеко не полный перечень главнейших из этих путешествий. В 1839 году вместе с сыном он совершил экспедицию на острова Финского залива, а в 1840 году в Лапландию. В 1845 году совершает поездку на Средиземное море. За промежуток 1851–1857 годов предпринял ряд экспедиций на Чудское озеро и Балтику, в дельту Волги и на Каспий с целью изучения состояния рыболовства в этих районах. В 1858 году К. М. Бэр вновь ездил за границу на съезд естествоиспытателей и врачей. В последующие годы (1859 и 1861) он вновь путешествует по Европе.
Им была предсказана катастрофа Аральского моря еще в далеком 1861 году, когда он ездил в те края для выяснения причин его обмеления. Причем он опроверг версию, раздуваемую в меркантильных целях каботажной компанией о том, что будто это обмеление происходит за счет балласта, выбрасываемого с приходящих кораблей. Страсть к путешествиям у К. М. Бэра была неуемной: будучи уже восьмидесятилетним старцем, он мечтал о большой экспедиции на Черное море.