Организация экспедиции была поручена Адмиралтейств-коллегии с категорическим приказанием «все сие предприятие содержать тайно, и потому сего нашего указу, до времени, не объявлять и нашему Сенату». Консультации моряков и составление всех инструкций для участников плавания взял на себя Ломоносов. В «собственноручной черновой записке», принадлежащей ему, сохранилась под параграфом шестым «Примерная инструкция морским командующим офицерам, отправляющимся к поисканию пути на восток Северным Сибирским океаном»[1]. В ней он, используя опыт долголетних ледовых плаваний своих земляков — уроженцев архангельского Поморья и участников Великой Северной экспедиции — Малыгина, Лаптевых, Прончищева, Ласиниуса, Овцына, Минина, Челюскина и других моряков, предупреждал, в частности, что причинами дрейфа полярных льдов являются течения и ветры, что основное течение движется через океан с востока на запад, что ледовитость морей, омывающих северные берега европейско-азиатского материка, зависит от температуры воздуха и от их большой опресненности. Все это, как известно, легло в основу правил полярного мореплавания и в дальнейшем определило развитие арктической науки.
Заканчивалась инструкция замечательными словами, обращенными в равной степени и к современникам и к будущим поколениям моряков: «...Помнить, что всеми прежде бывшими безустанными и благопоспешествованными трудами мужеству и бодрости человеческого духа и проницательству смысла последней предел еще не поставлен, и что много может еще преодолеть и открыть осторожная их смелость и благородная непоколебимость сердца».
Экспедиция совершила три плавания в арктические льды. Первое из них было предпринято в 1764 году на шести мелких судах под командованием лейтенанта Немтинова в бухту Кломбай на Шпицбергене. Моряки построили на берегу бухты базу (жилые избы, амбар, баню) и, оставив на зимовку небольшую группу во главе с лейтенантом Рындиным, возвратились обратно в Колу. Второе плавание состоялось в 1765 году уже на судах, предназначенных для дальнего похода через льды. Таких судов было три. Все они носили имена своих командиров — капитана 1 ранга В. Чичагова (он же командующий экспедицией), капитана И. Панова и капитана В. Бабаева. Построенные в Коле специально для плавания в арктических льдах, суда представляли собой наглядный пример прекрасного многовекового опыта кораблестроения, которым владели русские поморы — первые мореплаватели в Северном Ледовитом океане. Каждое судно имело дополнительные крепления и ледовую обшивку. Состав экспедиции насчитывал 178 человек, в большинстве знакомых с условиями плавания во льдах. На всякий случай суда были вооружены — «Чичагов» шестнадцатью пушками, остальные два — десятью пушками каждое. Второе плавание продолжалось три месяца с половиной — из Колы в Кломбай, оттуда сначала на запад, затем на север до широты 80°26' и закончилось в Архангельске.
Возвращение с полпути главного отряда экспедиционных судов вызвало серьезные упреки со стороны Адмиралтейств-коллегии. 18 января 1766 года специальным решением последняя предписала Чичагову:
«Понеже успех таковых чрезвычайных предприятий большей частью иногда от удачи зависит, следственно, неоднократные опыты к тому потребны, ибо может быть, что воспрепятствовавшие минувшего лета трудности впредь не столь непреодолимы будут, и самое главное препятствие — льды, будучи наносные, может быть, по состоянию ветров или течений дадут свободный путь в желаемое место, а особливо, ежели сколько можно довольное время и нужное терпение к ожиданию и взысканию того употреблены будут».
Подчиняясь предписанию, Чичагов снова повел корабли из Колы к Шпицбергену и оттуда во льды, снова встретил непреодолимый ледяной барьер в широте 80°30' и снова был вынужден повернуть в Архангельск, после чего доложил Адмиралтейств-коллегии:
«...Старались, в сходствие данным нам повелением, плыть по назначенному пути и преодолевать встречающиеся препятствия, дабы получить успех в намеренном предприятии, и за нужное почиталось не отдаляться от настоящего пункта, где мы находились, а в противном случае упущено было б время, которое надлежало употребить в пользу; для того почасту излишне отваживались в приближение ко льдам, заходили в бухты, лежали в дрейфе между редко носящихся льдин и по большей части в тумане; все это преодолено с великим трудом, терпением и беспокойством».
Независимо от того, что экспедиция Чичагова не достигла цели, три плавания, совершенные участниками ее, сыграли важную роль в подготовке моряков.