Лишь 19 августа «Сенявин» смог выйти в море, взяв курс на группу островов Прибылова. Не останавливаясь здесь, Литке повел барк к острову Св. Матвея.
Затратив шесть дней на описание этого острова и определение его координат, Литке пошел в Петропавловск-на-Камчатке.
Почти месяц простоял здесь «Сенявин», готовясь к тропической зиме в ходе будущего плавания. 19 октября Литке вывел барк из Авачинской губы, взяв курс на Каролинский архипелаг. 22 ноября «Сенявин» подошел к острову Юалам — самому восточному из островов Каролинского архипелага.
Здесь Литке и члены его экипажа вступили в контакт с местным населением, которое побывало на «Сенявине», принеся морякам плоды растущих на острове растений. В свою очередь моряки также дарили им подарки — различные мелочи. Проведя на Юалане почти целый месяц, Литке 22 декабря покинул гостеприимный остров.
Однако не таким гостеприимным оказался другой остров Пыйникет, которого не было даже на имевшейся у Литке карте. Приезжавшие на борт «Сенявина» туземцы не только ничего не привозили, но и, напротив, попытались взять с барка железные предметы. Когда матросы на шлюпке подошли к берегу, чтобы попытаться сделать здесь промеры, туземцы помешали им, пытаясь отнять у них железные вещи.
Командовавший экипажем шлюпа лейтенант Завалишин приказал стрелять из ружей в воздух, однако это мало помогло делу и ничуть не испугало туземцев. Тогда был произведен холостой залп из пушек, после которого туземцы разбежались. Однако высадиться на остров так и не удалось.
20 января показались острова Мортлока. Здесь «Сенявин» снова окружили на своих лодках туземцы, начавшие с моряками обмен. Из разговора с ними Литке узнал, что он находится у острова Лугунор. Обитатели острова оказались хорошими мореходами и сообщили Литке немало полезных сведений об островах архипелага. На самого Литке произвели большое впечатление лодки лугунорцев, имевшие конструкцию с противовесом, которая не позволяла им опрокидываться даже на океанской волне.
«Сенявин» медленно двигался к группе островов Намолук, куда и подошел 30 января. Однако высадиться на берег не удалось и барк пошел дальше. В ближайшие дни Литке намеревался достигнуть Гуахана (Гуама). По пути он прошел острова группы Намонуито, населенные туземцами, достаточно знакомыми с английскими и испанскими словами, а их знакомство с мореходным искусством было настолько замечательным, что Литке впоследствии признавал: «Мы нашли его точно таким, как должен быть первый в мире мореход ствующий народ».
14 февраля «Сенявин» подошел к Гуаму, но войти в бухту смог лишь три дня спустя, поскольку ни ветер, ни течение не позволяли судну подойти к берегу. Губернатор острова Мендиничья, ранее встречавшийся с В.М. Головкиным, О.И. Коцебу и французским мореплавателем Фресине, теперь увидел участников нового кругосветного путешествия. Он устроил им радушный прием, оказал помощь в их исследованиях и снабдил провизией, не взяв никакого вознаграждения.
Почти месяц Литке провел на Гуаме, проводя исследовательские работы. Однако в один день на охоте он случайно прострелил себе правую руку и это надолго вывело его из строя.
От Гуама «Сенявин» вновь направился к Каролинским островам, но теперь уже к их западной группе. У острова Улеай 23 марта был брошен якорь.
28 марта Литке направил барк на север, чтобы исследовать берега Берингова моря. 3 мая «Сенявин» направил свой курс на Камчатку и спустя двадцать дней достиг ее берегов. Подготовившись к дальнейшему плаванию, «Сенявин» 15 июня вышел из Авачинской губы на север.
22 июня перед ним открылся Карагинский остров. Здесь Литке решил задержаться, чтобы лично осмотреть берега и составить подробную карту острова. Впоследствии пролив между островом Карагинским и материком был назван именем Литке.
По пути к Омоторскому мысу «Сенявин» попал в жестокий шторм. Сам мыс был скрыт в густом тумане, который рассеялся лишь при подходе барка к Берингову проливу. 16 июля «Сенявин» вошел в залив Св. Лаврентия. На борту судна появились местные уроженцы чукчи.
Из залива Св. Лаврентия Литке повел барк на юг и 28 июля оказался у входа в залив, который решил изучить. Однако из разговоров с чукчами он узнал, что это не залив, а пролив, отделяющий от материка остров Аракамчечен. Описав пролив и сделав его съемку, Литке назвал его именем Сенявина.
10 августа «Сенявин» подошел к Чукотскому мысу на запад вдоль побережья Анадырского залива. Он задержался лишь в заливе Креста, открытом Берингом, проведя здесь съемку залива, который был гораздо больше, чем это показывалось на карте. Желание Литке дойти до Анадыря, чтобы полностью сделать съемки западного берега Анадыря, не осуществилось, поскольку это не позволял ветер, и Литке повернул к югу.
23 сентября «Сенявин» вошел в Петропавловскую гавань.
30 октября «Сенявин» снова вышел в море, чтобы еще раз провести наблюдение в Каролинских островах. Здесь он встретил немало туземцев, знакомых по предыдущим посещениям островов. 11 декабря барк вышел из архипелага и взял курс на Филиппинские острова.