Шоқан Уәлихановтың өмірбаянында Санкт-Петербор қаласы ерекше орын алады.
1859 жылдың 13 шілдесінде Гасфорт сыртқы істер министрі, князь А.Горчаковқа поручик Ш.Уәлихановтың аман-есен оралғаны туралы рапорт жазады. Онда Шоқанның қауіпті жағдайға қарамастан, көптеген пайдалы мәліметтер жинағаны жайында айтылған. Гасфорт «ол жазбаларын құрастырып, көптеген қиындықтың кесірінен бұзылған денсаулығын түзеп алған соң (Шоқан өкпе ауруына шалдыққанын Қашқарға барар алдында-ақ білген), өзі Петербургке барып, Азия департаментінде бәрін түсіндіруі тиіс» дейді.
Алайда Шоқан өз есебін ұзақ уақыт бойы мұқият дайындаған. Ол алып келген ақпараттың аса маңызды екенін білетін. Сондықтан ғалым ресми қағаз құрастырудан қашып, есебін еркін әрі шабыттана отырып, сол кездегі публицистикаға тән мәнермен жазып шықты. Шоқан бұл еңбегінде Ресейдің Шығыс Түркістандағы саясатына қатысты бірқатар сын-ескертпелерін бүкпесіз айтқан.
Петербургтегілер Шоқанның саяхатшы ғалым ретіндегі еңбегін өте жоғары бағалады. Ол Император ІІ Александрдың жарлығымен штабс-ротмистр шенін алып, ақшалай сыйлыққа ұсынылып, «Әулие Владимир» орденімен марапатталды. Жарлықта: «Атты әскер құрамындағы поручик Шоқан Уәлиханов сұлтанның Орта Азиядағы бірқатар шекаралас жерлердің жағдайын зерттеу барысында қиыншылыққа, қауіп-қатерге қарамастан, бар ынта-жігерімен атқарған қызметін құрметтеу мақсатында…» делінген. Сондай-ақ, Қашқар сапарын ұйымдастыруға қатысы бар тағы 23 адамға марапат бұйырды. Олардың арасында керуенбасы Мұсабай, семейлік көпес Бұқаш, полковник К.Гутковский және басқалар бар.
Сыртқы істер министрлігінің шенеуніктері Шоқан Уәлихановтың қаншалықты бағалы маман екенін түсініп, үкіметке оны Азия департаментіне ауыстыру жөнінде өтініш хат жазады. Сөйте тұра, Шоқанның әскери шені мен Бас штабтағы жалақысы сақталып қалған. Осылайша, ол 1865 жылдың басына дейін Ресей империясының екі бірдей басты мекемесінде қызмет атқарды.
1860 жылдың 4 мамырында Певческий көпірінің маңындағы Орыс география қоғамының пәтерінде қоғамның толық мүшесі Шоқан Уәлиханов Қашқарға саяхаты туралы сөз сөйледі. Оны Петербургтің бүкіл ғалымдары тыңдады. Бұл баяндама Шоқанның 1861 жылы «Орыс география қоғамының жазбаларында» жарияланған «Жоңғария очкерктеріне» негіз болды. Онда автор салған суреттер мен Семей облысы Жетісу және Іле өлкелерінің, Қытайдағы Іле провинциясының өзі жасаған карталары да басылды. Бұл сол кездегі түсінік бойынша Жоңғария еді.
«Жоңғария очерктерінен» кейін 1861 жылғы «Орыс география қоғамы жазбаларының» үшінші кітабында Шоқанның Қашқар туралы есебінен алынған географиялық шолу мен тарихи очерк жарияланды. География қоғамының корифейлері бұның үлкен еңбектің бір бөлігі ғана екенін, әрине, білді. Шоқанның сол кезде Петербургте «Орыс география қоғамының жазбаларына» арнап дайындаған «Қашқарға барар жол мен Алатау округіне қайтар жолдың сипаттамасы» кейінірек 1868 жылы жарық көрді.
Еуропа ғылымына Орта Азияның құпияларын ашып берген ержүрек саяхатшы ретінде штабс-ротмистр Ш.Уәлихановтың даңқы арта түсті. Ол Петр Семеновтың көмекшілері қатарына енді. Риттердің орыс тілінде шыққан еңбектерін оқып, салыстырып отырды. Ол әскери-ғылыми комитетте Орта Азия мен Түркістанның карталарын дайындау ісін басқарды. Шоқанның қатысуымен мынадай жұмыстар орындалды: «Балқаш көлі мен Алатау жоталары арасындағы кеңістік картасы», «Іле өлкесінің батыс бөлігіне шолу», «Құлжа қаласының жоспары», «Ыстықкөлдегі экспедиция нәтижелері туралы есеп картасы», «Қытай империясы Батыс өлкесінің картасы».
Шоқан жеткен жетістіктерінің арқасында Петербург ақсүйектерінің үйінде қуана күтетін қонаққа айналды. Ол әкесіне әскери министр Милютинмен, барон Ливенмен, граф Толстоймен, сенатор Любимовпен және басқалармен танысқаны туралы жазған. «Осы адамдардың бәрімен жақын танысып алдым, тіпті кейбірімен достасып кеттім», – дейді Шоқан.
Петербургтің әдебиетшілер қауымы Шоқанға айрықша қызығушылық танытты. Жас зерттеуші әдебиет үйірмелері мен поэзия кештеріне жиі баратын болды. Ол ақындар А.Майков, Я.Полонский, В.Крестовскиймен, ағайынды Курочкиндермен таныс еді. А.Майков Шоқанмен әңгімесінен алған әсері бойынша «Далада», «Альпі мұздақтары» және «Ешман» өлеңдерін жазған. Всеволод Крестовскийдің қазақ жігітімен әңгімелескен соң Шығысқа қызыққаны соншалықты, кейін Орта Азияға саяхат жасап, Самарқандағы қазба жұмысын алғашқы ұйымдастырушылардың бірі болды.
Петербургте Шоқанның Достоевскиймен достығы жалғаса түсті. Мұнда ол жазушының отбасымен танысып, Федор Михайлович ұйымдастырған кештерге қатысты.
Петербург Шоқанның өзінің ғылыми зерттеу әлеуетін арттыра түсуіне мүмкіндік берді. Ол сол кездегі аса көрнекті ғалымдармен аралас-құралас болды. Олардың арасында А.Бекетов, И.Захаров, В.Григорьев, Ф.Остен-Сакен, В.Вельяминов-Зернов және басқалар бар.
Шоқанның таныстарының бірі – А.Бекетов белгілі ботаник, Ресейдегі өсімдік географиясының негізін салушы, Санкт-Петербург университетінің еңбек сіңірген профессоры еді. Ол 1861-1863 жылдары «Орыс императорлық география қоғамы жаршысының» редакторы, ал 1876-1883 жылдары Петербург университетінің ректоры болды. Шоқан Петербургте тұрған кезде нақ сол Бекетов «Орыс география қоғамы жазбаларының» редакторы ретінде ғалым еңбектерінің осы альманахта жариялануына ықпал еткен.
Шоқанның орыстың белгілі шығыстанушыларымен таныс болғаны туралы Г.Потанин мен Н.Ядринцевтің естеліктерінде айтылған. Потанин былай деп жазады: «Әрине, ол келе салысымен шығыстанушылармен танысты. Березиннің, Казем-Бектің, Васильевтің үйлерінде болды». Ал Ядринцев былай дейді: «Офицер Шоқан Уәлихановты мен Петербургте сол бір атағы дүрілдеп тұрған кезде кездестірдім. Қашқарға саяхат жасап келген беті еді. Онымен шығыстанушылар танысып жатты. Мен де одан шығыстың жазбаларын, карталарын көретінмін».
Шоқан Петербург университетінің Шығыс факультетіне түсу жөніндегі әуелгі жоспарынан айнып қалды. Ол мұнда оқытылатын дәрістің бәрін не өз бетінше оқып алған, не соның бәрін студент орындығында уақыт өткізбей-ақ түсініп алуға болатынын білген. Оның үстіне мұнда сол кезде жас ғалымды қызықтырған тарих, философия және қоғамдық даму курстары болмапты. Сондықтан да Шоқан университеттің кейбір лекцияларына ғана қатысуды ұйғарып, шет тілдерін үйренуге көп зейін қойған. П.Семенов-Тян-Шанскийдің естелігінде Шоқанның Петербургте алдыңғы қатарлы профессорлардың дәрісін тыңдағаны туралы былай деп жазылған: «Петербургте менің ықпалыммен университеттегі лекцияларды тыңдады. Әрі француз, неміс тілдерін жақсы меңгерді. Сөйтіп, Шығыстың, әсіресе, қырғызға (қазаққа) жақын халықтар тарихының білгірі болып шықты».
Шоқан Санкт-Петербург императорлық университетінде бурят Галсан Гамбоевпен танысады. Гамбоев шығыстанушы ғалым, этнограф, фольклор жинаушы болған. Ғалымның «Қырғыздардағы бақсылық ізі» атты еңбегін жазуына сол түрткі болуы мүмкін. Бұл еңбек 1904 жылы жарық көрді.
Шоқан сол жерде татардың шығыстанушы ғалымы, ағартушысы Хұсайын Файызхановпен де танысады. Ол шығыс тілдері факультетінде татар, түрік және араб тілдерінен дәріс берген. Ал Петербургке келмей тұрып, Қазан университетінде шығыс әдебиетінің адъюнкті болыпты. Х.Файызхановтың Шоқан Уәлихановқа жолдаған екі хаты осы уақытқа дейін сақталып тұр екен. Онда жазылған сөздер бұл екеуінің бір-біріне қаншалықты жақын болғанын аңғартады.
Шоқанның орыстың аса көрнекті химик-ғалымы, Петербург университетінің профессоры Д.Менделеевпен біраз әңгімелескені де – ерекше атап өтуге тұрарлық жағдай. Екі аңыз-адам Шоқан барып тұрған А.Бекетовтің үйінде танысқан болса керек. Д.Менделеев басқа да петербургтіктер сияқты ержүрек саяхатшы туралы естіп жүрген ғой. Сөйтіп, Шығыс Түркістанның құпиялары жайында қазақ жігітінің өз аузынан естігісі келеді. Оның үстіне Шоқан Омбы кадет корпусында оқып жүргенде, Менделеевтің туған әпкесі Е.Капустинаның үйіне жиі барып тұрған.
Ол Петербургте қырғыздардың тарихы, географиясы және этнографиясы туралы Омбыда бастаған очерктерін жалғастырды. Шоқан кейін жарыққа шығарамын деп бірнеше үлкен жұмысты қолға алған еді. Бірақ бұл жоспарын жүзеге асыра алмады.
Шоқан Орыс императорлық география қоғамының отырыстарында талай мәрте сөз сөйледі. Осы қоғамның негізін қалаушылардың бірі әрі құрметті мүшесі, Орыс эмбриология қоғамының президенті, эмбриологияның негізін қалаушы академик Карл Эрнст фон Бэрдің бастамасы бойынша, Шоқан кетерінен сәл уақыт бұрын көшпенді халықтардың сөз өнері және тілдерінің орыс тілімен байланысы туралы баяндама жасады.
Қазақ ғалымы Петербургте ұзақ болған жоқ, бір жылдай ғана тұрды. Ол көп нәрсе жасауға үлгермеді. Ресей астанасының климаты мен өмірдегі қиындықтар Шоқанның онсыз да сыр берген денсаулығын мүлдем құртты. Үйіне жазған хаттарында ол ақшасы жетпей жатқанын айтып, әкесінен көмек сұраған. Бұған жас ғалымның кешке ойын-сауық құруға көп уақыт бөлетіні де себеп болған. Ақшаның жетіспеуі, қарыздары, асқынған дерті Шоқанды өзі жоспарлап қойған Париж сапарынан бас тартуға мәжбүрлесе керек. Сөйтіп, ол Петербургтен кетіп, үйіне келді.