Первый отряд Великой Северной экспедиции — обский — удачнее было бы назвать карским, так как район его действия составляло почти исключительно Карское море. Что же касается описи берегов от Архангельска и до входа в Карское море — Югорского Шара, то в таковой почти не было необходимости ввиду сравнительно достаточной по тому времени обследованности этого уже проторённого пути в океан.
Для плавания были выстроены специальные суда — «Экспедицион» и «Обь», длиною каждое по 54 фута и шириною по 21 футу . Их соорудили из особо прочных материалов; по словам современника, они были «обшиты самою крепкою лодейною вицею[11]
, накладывая краи по три вершка, и упруги (шпангоуты) друг от друга по полуаршину, а палуба креплена кокорами[12], по две кокоры у каждой балки». Для нужд экспедиции в Пустозерске было заготовлено стадо оленей, в Обдорске же устроен продовольственный склад.10 июля 1734 года суда под командою начальников экспедиции лейтенантов Муравьёва и Павлова отбыли от Архангельска. Всего в этой экспедиции участвовало 51 человек, среди них: подштурманы Руднев и Андреев, рудознатцы Одинцов и Вейдель, иеромонах и два подлекаря. Миновав пролив Югорский Шар, путешественники обнаружили, что Карское море совершенно свободно от льда, «чему кормщики и бывалые люди весьма удивлялись, — замечает по этому поводу Муравьёв, — ибо они от тех льдов всегда имеют нужду и пропадают много».
За время стоянки у острова Вайгача приступили к работе по описи берегов острова и поставили на материковом берегу несколько знаков. Плывя дальше, благополучно добрались до полуострова Ямала, где и остановились в Мутном заливе; здесь набрали воды, плавника и, решив обогнуть полуостров, двинулись севернее. Но неожиданно ветры и полная неизвестность, как далеко отстоит отсюда Обь, а также и позднее время заставили моряков плыть обратно.
Подходящих мест для зимовки не было найдено вплоть до самой Печоры, куда моряки благополучно прибыли 4 сентября. Расположились на зимовку у деревни Тельвицы, причём команда была отправлена в Пустозерск. Неприятным сюрпризом для моряков было полное отсутствие по берегам Карского моря маяков и опознавательных знаков, предусмотренных сенатской инструкцией; «видимо было и некому и не из чего строить». Все это, стало быть, надлежало сооружать самим в следующую же навигацию. Зимовка проходила в приготовлениях к весеннему путешествию. Для укомплектования судового состава экспедиции из Петербурга прибыли геодезисты — Сомов и Селифантов.
Но и следующий год не принёс морякам удачи. Карское море оказалось на этот раз сплошь заполненным льдами; пришлось немедленно вернуться в Югорский Шар, «и так были в том Шаре ото льдов утеснены, что принуждены стоять на мелях и день и ночь разными способами от оных отбиваться, и едва могли спастися… « Мы не станем передавать всех подробностей этого вторичного неудачного плавания к устью Оби, а скажем лишь, что в конце сентября суда, очень мало сделав (была закончена съёмка Вайгача), вернулись на зимовку туда же — в устье Печоры.
Экспедиция Муравьёва и Павлова закончилась полной неудачей. Хотя двухлетний срок, предназначенный для похода на Обь, иссяк, но Адмиралтейств-коллегия, в непосредственном ведении которой находилась обская экспедиция, не сделала морякам ни малейшего упрёка за постигшие их двухлетние неудачи и предписала лишь: «без окончания по инструкции в совершенстве оной экспедиции — возвращения оттуда с командою не будет».
Но достичь какого-либо существенного результата Муравьёву с Павловым так и не удалось. Поход закончился ссорой всех участников. Муравьёв поссорился не только с Павловым, но и со всеми своими подчинёнными. На поведение обоих лейтенантов, пьянствовавших и облагавших незаконными поборами, указывали также и местные жители в своих жалобах в Петербург. Указом Адмиралтейств-коллегий от 28 февраля 1737 года оба злополучных начальника «за многие непорядочные, леностные и глупые поступки» были сняты с работы, преданы суду и разжалованы в матросы.