Затем Атласов послал половину отряда на юг вдоль восточного побережья полуострова. Д. и. н. М. И. Белов заметил, что по неточному сообщению С. П. Крашенинникова этой партией командовал Лука Морозко. Но последний в это время был в Анадырском остроге, где после ухода Атласова в поход оставался за него приказчиком острога. В походе Атласова могли принять участие оставленные на Камчатке Морозкой казаки и толмач Никита Ворыпаев, а не он сам (10, с.186, 187).
Сам Атласов с основным отрядом возвратился к побережью Охотского моря и направился вдоль западного побережья Камчатки. Но в это время часть юкагиров отряда восстала: «На Палане реке великому государю изменили, и за ним Володимером (Атласовым. — М.Ц.) пришли и обошли со всех сторон, и почали из луков стрелять и 3 человек казаков убили, и его Володимера во шти (шести. — М.Ц.) местех ранили, и служилых и промышленных людей переранили». Атласов с казаками, выбрав удобное место сел в «осад». Он послал верного юкагира известить посланный на юг отряд о случившемся. «И те служилые люди к нам пришли и из осады выручили»— сообщал он впоследствии (32, с.41).
Далее он прошел вверх по р. Тигиль до Серединного хребта, перевалил его, выйдя в июне-июле 1697 г. к устью р. Канучи (Чаныч), впадающей в р. Камчатки. Там был водружен крест с надписью: «В 205 году (1697 г. — М.Ц.) июля 18 дня поставил сей крест пятидесятник Володимер Атласов с товарыщи», сохранившийся до прихода в эти места через 40 лет С. П. Крашенинникова (42, с.41).
Оставив здесь своих оленей, Атласов со служилыми людьми и с ясачными юкагирами и камчадалами «сели в струги и поплыли по Камчатке реке на низ». Присоединение к отряду Атласова части камчадалов объяснялось борьбой между различными туземными родами и группами. Объясаченные камчадалы с верховьев р. Камчатки просили Атласова помочь им против их же сородичей с низовьев реки, которые нападали на них и грабили их селения.
Отряд Атласова плыл «три дни», объясачивая местных камчадалов и «громя» непокорившихся. Атласов послал разведчика к устью р. Камчатки и убедился в том, что долина реки была сравнительно густо заселена — на участке длиною около 150 км было до 160 камчадальских острогов, в каждом из которых проживало до 200 человек.
Затем отряд Атласова возвратился вверх по р. Камчатке. Перевалив через Серединный хребет и обнаружив, что коряки угнали оставленных Атласовым оленей, казаки пустились в погоню. Отбить оленей удалось после жестокого боя уже на побережье Охотского моря, во время которого пало около 150 коряков.
Атласов вновь спустился по побережью Охотского моря к югу, шел шесть недель вдоль западного берега Камчатки, собирая ясак со встречавшихся по пути камчадалов. Он достиг р. Ичи и продвинулся еще далее к югу. Ученые полагают, что Атласов доходил до р. Нынгучу, переименованной в р. Голыгину, по имени потерявшегося там казака (устье р. Голыгиной рядом с устьем р. Опалы) или даже несколько южнее. До южной оконечности Камчатки оставалось всего около 100 км.
На Опале жили камчадалы, а на р. Голыгиной русские встретили уже первых «курильских мужиков — шесть острогов, а людей в них многое число». Курилы, жившие на юге Камчатки, это айны — обитатели Курильских островов, смешавшиеся с камчадалами. Так что именно р. Голыгину имел в виду сам Атласов, сообщая, что «против первой Курильской реки на море видел как бы остров есть» (42, с.69).
Несомненно, что с р. Голыгиной, под 52°10 с. ш. Атласов мог видеть самый северный остров Курильской гряды— Алаид (теперь о. Атласова), на котором расположен вулкан того же имени, самый высокий на Курильских островах (2330 м) (43, с.133).
Вернувшись оттуда на р. Ичу и поставив там зимовье, Атласов отправил на р. Камчатку отряд из 15 служилых людей и 13 юкагиров во главе с казаком Потапом Сердюковым. Сердюков с казаками провели в заложенном Атласовым Верхнекамчатском остроге в верховьях р. Камчатки три года.
Оставшиеся с Атласовым «подали ему за своими руками челобитную, чтоб им с той Игиреки итти в Анадырский острог, потому что у них пороху и свинцу нет, служить не с чем» (42, с.41). 2июля 1699 г. отряд Атласова в составе 15 казаков и 4 юкагиров возвратился на Анадырь, доставив туда ясачную казну: 330 соболей, 191 красную лисицу, 10 лисиц сиводущатых (нечто среднее между красной и чернобурой), парку (одежду) соболью. В числе собранных мехов было и 10 шкур морских бобров (каланов) и 7 лоскутов бобровых, до того не известных русским.
В Анадырский острог Атласов привез камчадальского «князца» и повез его в Москву, но в Кайгородском уезде на р. Каме «иноземец» умер от оспы.
Поздней весной 1700 г. Атласов добрался с собранным ясаком до Якутска. По снятии с него допросов «скасок» Атласов выехал в Москву. По пути в Тобольске со «скасками» Атласова познакомился известный сибирский картограф сын боярский Семен Ульянович Ремезов. Историки считают, что картограф встречался с Атласовым и с его помощью составил один из первых детальных чержей полуострова Камчатка.