В 1768–1774 годах Академия наук организовала несколько экспедиций по изучению отдалённых районов России. На Урале академиков интересовала «вся страна между Уфою и Чусовою и горы между Екатеринбургом и Соликамском». В рамках этих экспедиций в 1770 году верховья Чусовой описал академик Пётр Симон Паллас. Он утверждал, что Чусовая «вытекает из отрога главного Уральского хребта». Одновременно с Палласом верховья Чусовой посетил академик Лепёхин. В Санкт- Петербурге в 1771–1805 годах вышли пять томов его труда «Дневные записки путешествия доктора и Академии наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства», где тоже содержалось описание Чусовой. Всю Чусовую от верховьев до устья прошёл и описал в 1773 году академик Иоганн Готлиб Георги. В 1776–1777 годах он опубликовал «Описание всех в Российском государстве обитающих народов».

В 1804 году вышел в свет фундаментальный труд пермского статистика Никиты Попова «Хозяйственное описание Пермской губернии». В то время вся Чусовая была в Пермской губернии, поэтому «Описание» охарактеризовало и все существовавшие тогда заводы по Чусовой.

В XIX веке на Чусовой появляются уже не просто учёные- энтузиасты, а представители академической науки. В 1809 году Чусовую изучал академик И. Ф. Герман. В 1812 году вышла его монография «Описание заводов, под ведомством Екатеринбургского горного начальства состоящих».

XIX век привёл на Чусовую учёных с мировым именем. В 1829 году на рудниках графа Адольфа Полье на реке Койве в районе нынешних посёлков Промысла и Медведка, а также в верховьях Чусовой побывал выдающийся немецкий естествоиспытатель и натуралист Александр фон Гумбольдт. Ему принадлежит восклицание: «Урал — настоящее Эльдорадо!» В Медведке Гумбольдт обратил внимание хозяина на то, что здешние места очень схожи с алмазоносными в Бразилии, и посоветовал тоже искать здесь алмазы. Граф Полье отдал распоряжение о поиске, и вскоре на его прииске был обнаружен первый в России алмаз. Гумбольдт побывал ещё и на Берёзовских золотых промыслах, совершил восхождение на гору Волчиха.

К сожалению, на Руси собственные заслуги признаются только с благословения иностранцев. Разделение Европы и Азии по линии Урала, предложенное Татищевым, долго оставалось каким-то «недооформленным». Лишь после «инспекции» Гумбольдта граница Европы и Азии «официально» пролегла по гребню хребта. Спутник Гумбольдта Густав Розе определил гору Берёзовую на Сибирском тракте (близ Шайтанских заводов) самой высокой его точкой и границей частей света.

О путешествии Гумбольдта Мамин-Сибиряк писал: «Это светило европейской науки было приглашено русским правительством для изучения России и на всём пути своего следования встречало царский приём». Не без тайного удовольствия Мамин-Сибиряк рассказывает предание, как Гумбольдт, «генерал от минералогии», в Екатеринбурге за 600 рублей купил две огромные топазовые печати, оказавшиеся подделкой.

В 1838 году Чусовую изучал геолог Григорий Щуровский (он более известен своими исследованиями Алтая). Гораздо результативней оказалась экспедиция знаменитого английского геолога Родерика Импи Мэрчисона (часто пишут Мурчисона), побывавшая на Урале в 1841 году. Маршрут Мэрчисона был таков: от Серебрянского завода по реке Серебряной до Чусовой, по Чусовой до Койвы, вверх по Койве до нынешнего посёлка Теплая Гора и далее через Промысла на гору Качканар. Результатом этой поездки стало выделение Мэрчисоном в геологической истории нашей планеты Пермского периода. Он был официально признан и «узаконен» собранием Французского геологического общества в 1843 году. На всех геологических картах мира горные породы пермского возраста имеют светло-коричневую расцветку.

В этом путешествии Мэрчисона сопровождал Николай Кокшаров — будущий российский академик. (Интересно, что его отец Иван Кокшаров, главноуправляющий Берёзовским золотодобывающим заводом, в 1829 году принимал А. Гумбольдта.) Образцы пород с Чусовой для Мэрчисона собирал капитан горной службы Пётр Карпинский, отец будущего академика и первого президента Академии наук СССР. Николай Иванович Кокшаров был учителем и другом Александра Петровича Карпинского. В честь Александра Карпинского назван город Карпинск на Северном Урале, а в честь Родерика Мэрчисона — город Мэрчисон в Австралии.

Кстати, ещё про названия. С 1940 по 1957 год город Пермь назывался городом Молотов. Рьяные поборники политлояльности требовали Пермский геологический период во всех учебниках переназвать молотовским геологическим периодом. Учёные всё же сумели отстоять историческое название, апеллировав к тому соображению, что в иностранных учебниках им ничего не исправить, а термин применяется во всём мире.

Мэрчисон вспоминал о своём путешествии так: «…посреди такого народа исчезает и самая мысль о невозможностях и затруднениях… Было ли ложе какого-либо потока маловодно, он превращался чудом в судоходную реку. На местах мелководных перетаскивали крестьяне лодки, оживляя труд громкими песнями. Стояла ли погода сухая или мокрая, знойная или холодная, никогда не было ропота, и "можно" — было единственным ответом этих необыкновенных людей».

Чусовая становится объектом интереса даже царственных особ. В 1837 году на Чусовой и на Серебряной побывал цесаревич, будущий император Александр II. Он путешествовал по отдалённым областям своей империи, знакомясь с жизнью своего народа. В пути его сопровождал наставник, знаменитый поэт В. А. Жуковский. После посещения цесаревича, в 1837 году в окрестностях Шайтанских заводов (ныне — город Первоуральск) появился первый столб «Европа — Азия». Традиция отмечать переезд царственных особ через Уральский хребет установкой памятных знаков «Европа— Азия» продолжилась в 1868 году, когда на Серебряной побывал Великий князь Владимир Александрович. В честь этого события близ посёлка Кедровка был установлен чугунный памятник-храм.

В 1846 году на Чусовой был основан первый водомерный пост и началось изучение гидрологического режима реки.

В 1855 году Чусовую изучал знаменитый геолог, горный инженер, исследователь Северного, Приполярного и Полярного Урала Эрнест Гофман.

В 1861 году Чусовую передали в ведение Министерства путей сообщения, и вместе с благоустройством реки началось и подробное картирование. В 1867 году на Среднем Урале и Чусовой побывала экспедиция академика В. П. Безобразова. В 1873 году по Чусовой совершил поездку известный русский геолог Иван Мушкетов, исследователь Тянь-Шаня и Туркестана. В 1876 году Чусовую пересекла экспедиция Альфреда Брэма, автора «Жизни животных». Систематическое геологическое и орографическое изучение России началось с 1882 года, с возникновения Геологического комитета, — и только тогда на Чусовую стали приезжать уже обычные экспедиции, а не «команды энтузиастов». К концу XIX века был составлен первый атлас Чусовой.

Летом 1899 года по Уралу прошла одна из самых авторитетных научных экспедиций, посвящённых уральской железной промышленности. Она была организована по инициативе министра финансов С. Ю. Витте. Министр поставил перед экспедицией две цели: оценка состояния горнозаводского дела и рекомендации по его модернизации. Экспедицию возглавил великий русский учёный Д. И. Менделеев. Кроме него в основной состав экспедиции вошли учёные и металлурги П. А. Земятченский, С. П. Вуколов и К. Н. Егоров. Уральская Горнозаводская железная дорога выделила экспедиции специальный вагон. Участники экспедиции посетили очень и очень многие заводы Урала. В бассейне Чусовой Менделеев лично побывал на Чусовском, Билимбаевском и Шайтанских заводах. Его спутники посетили Ревду, Кын, Лысьву и Серебрянку. Особое внимание экспедиция уделила уральским лесам. По результатам экспедиции в 1900 году вышла капитальнейшая книга Д. И. Менделеева «Уральская железная промышленность».