В 1720 г. Петр I послал инженера-артиллериста Василия Никитича Татищева на Урал управлять местными заводами. За два года он обследовал весь Средний Урал и часть Южного, где впервые выделил короткие хребты Зильмердак — «между рек Илина [Зилим] и Инзер» — и Зигальга «при реке Юрюзань» — все три реки принадлежат бассейну Белой. Татищев правильно указал истоки Инзера и Юрюзани в массиве Ямантау. На р. Исети (система Тобола), которая берет начало «в горах Пояса, из озера Исетского», он в 1721 г. заложил город Екатеринбург и основал несколько казенных заводов. К западу от Екатеринбурга (у 57° в.д.), в Сылвинском кряже, между Сылвой и Уфой (левый нижний приток Чусовой), он описал мощные карстовые источники, выходы подземной реки (воклюзы). Татищев изучил весь приток Сылвы, Ирень, чья вода «…светла, но так противна вкусом, что скоты пить не могут. А причина… что в оную многие реки, из… известных мест вышедшие, впадают». (Близ устья Ирени находится карстовая Кунгурская ледяная пещера.)

В районе Кунгура Татищев услышал сказание «о звере-мамонте», живущем под землей и оставляющем ямы и рвы во время движения. Татищев изучил эти многочисленные «следы», описал кости мамонта и в письме, опубликованном в Швеции в 1725 г., дал первое научное объяснение происхождения провальных ям, рвов и пещер и сформулировал важный вывод, лишь в XIX в. ставший (с оговорками) одним из основных положений карстоведения: пещеры и провальные ямы образуются в результате растворяющего действия воды «на плоских и высоких горах», сложенных водопроницаемыми породами и подстилающими их известняками и гипсами.

Во время разъездов по Уралу Татищев ознакомился с реками, берущими начало на восточных склонах хребта, и описал ряд притоков Тобола, в том числе Туру (1030 км) с Ницей и Пышмой и Исеть с Миассом. Он отметил обилие озер между Исетью и Миассом и кратко описал некоторые.