Цели предполагались главным образом исследовательские, географические. Для этого был образован специальный отряд научных работников, представленный Петербургской академией наук. Его так и называли: Академический отряд Великой Северной экспедиции.
Переезд и подготовка к походу заняли восемь лет. Беринг не отличался торопливостью и решительностью, а большое количество подчинённых требовало основательной и надёжной организации предприятия. Наконец, пришли в Охотск и оборудовали два экспедиционных судна: «Святой Пётр» и «Святой Павел». На восточном берегу Камчатки гавань, где перезимовали эти корабли, назвали их именами – Петропавловской. Позже там вырос город.
Летом 1741 года отправились в плавание: Чириков – на «Святом Павле», Беринг – на «Святом Петре». Корабли были водоизмещением 100 т, с командами по семьдесят пять человек. Поначалу решили проверить слухи о «Земле Жуана-да-Гамы»: прошли на юго-восток, но нигде не обнаружили даже острова. Затем пути кораблей разошлись. Последующее плавание они совершили порознь.
Беринг в середине июля достиг американской земли, увидев издали заснеженные горные вершины. Наиболее высокую из них назвали горой Святого Ильи (так же, как весь хребет). Корабль шел вдоль берега. В команде появились заболевшие цингой.
Молодой учёный Георг Стеллер (1709–1746) предлагал провести исследования открытой земли. Ему разрешили только небольшие экскурсии. Как он горько шутил: потратили десять лет на подготовку, а на изучение натуры и десяти часов не дают.
На обратном пути открыли несколько островов. Один из них нарекли Туманным (позже, по предложению английского капитана Д. Ванкувера, он стал островом Чирикова). Первым из команды умер матрос Никита Шумагин. Его похоронили на острове, сохранившем его имя навеки. Здесь же русские впервые встретили алеутов.
Прошли на запад вдоль Алеутских островов, принимая их за берега Америки. Погода была ненастной, моряки мучились от холода, сырости, недостатка еды и питья; многие были больны. Встретив землю, решили, что это Камчатка. Трудно было отыскать гавань. Бросили якорь вблизи скал, но лопнул канат. На их счастье, сильная волна пронесла корабль над рифами и опустила близ берега.
Решили устроить зимовье: наступил ноябрь. Всего десять человек оставались здоровыми. Они перенесли на сушу провиант и больных. Выкопали землянки. Один за другим умирали тяжелобольные. 8 декабря пришёл срок Витусу Берингу.
Его ожидала громкая посмертная слава, пожалуй, не без преувеличений. В его честь были названы: море, пролив, остров, а также Командорские острова. В действительности первыми ещё в 1648 году обогнули северо-восточную окраину Азии по морю и открыли здесь два острова Семён Дежнёв и Федот Попов; они же первыми из европейцев вышли в море, омывающее Чукотку, Камчатку и Аляску. Беринг прошёл проливом в 1728 году – именно этому повторному открытию суждено было стать известным ранее, чем в якутском архиве в 1736 году были разысканы донесения Дежнёва академиком Г. Миллером.
Оставшиеся в живых члены команды, руководил которыми лейтенант Свен Ваксель (при нём находился десятилетний сын Лоренц), охотились на морского зверя. Били они, в частности, крупных и безобидных морских млекопитающих, названных стеллеровой морской коровой (по праву их открывшего и изучавшего Георга Стеллера). Увы, никому из ныне живущих людей не довелось видеть этих животных, уничтоженных в XIX веке.
Весной надо было бы покинуть остров, но корабль был в плачевном состоянии: его разобрали. Хотя все плотники умерли, казак Савва Стародубцев построил бот длиной 11 м. 13 августа отошли на нём от острова, тесно усевшись: их было сорок шесть человек. Через четыре дня увидели берега Камчатки. Из-за штиля шли на веслах. Через две недели добрались до Петропавловска.
Плавание «Святого Павла» тоже прошло с трагическим происшествием. 16 июля они увидели острова близ американского берега. На одном из них высадили для разведки на лодке одиннадцать вооружённых людей. Когда те не вернулись – ещё четырёх. Все пятнадцать пропали без вести. Не стало и лодок, без них нельзя было высаживаться на берег хотя бы за пресной водой.
Чириков решил повернуть назад. На пути «Святого Павла» часто встречались сплошные туманы, неблагоприятные ветры или штили; переход до Петропавловска занял десять недель. Попутно открыли несколько островов.
В рапорте начальству Чириков дал первое в истории описание северо-западного берега Америки. Летом следующего года он снова отправился на восток, побывал около нескольких островов (в том числе и у того, где пропали люди команды Беринга), надеясь обнаружить товарищей, но ни с чем вернулся на Камчатку.
…В истории географических открытий имя Чирикова осталось в тени командора Беринга (о чём свидетельствуют и географические названия). Дело в том, что сообщение Чирикова о его плавании оставалось в секретных архивах до конца XIX века (было опубликовано только в 1941 году).