Первым достоверным свидетельством о путешествии в Китай являются сведения о посольстве казака Ивана Петлина в 1618—1619 гг. Петлин из Томска через территорию Монголии прошёл в Китай и побывал в Пекине. Вернувшись на родину, он представил в Москве «чертёж и роспись про Китайскую область». Собранные в результате поездки Петлина сведения о путях в Китай, о природных богатствах и экономике Монголии и Китая способствовали расширению географического кругозора современников.
Большое значение в истории географических открытий той эпохи имело обследование огромных пространств севера и северо-востока Азии от Уральского хребта до побережья Ледовитого и Тихого океанов, т. е. всей Сибири.
Присоединение Сибири было начато в 1581 г. походом отряда казацкого атамана Ермака Тимофеевича. Его отряд, состоявший из 840 человек, увлечённых молвой о несметных богатствах Сибирского ханства, был снаряжён на средства крупных землевладельцев и солепромышленников Приуралья Строгановых. Поддержанный правительством поход Ермака (1581—1584 гг.) привёл к падению Сибирского ханства и присоединению Западной Сибири к Русскому государству.
Ещё в середине XVI в. упоминаются плавания русских полярных мореходов из европейской части страны в Обскую губу и к устью Енисея. Они продвигались вдоль побережья Ледовитого океана на небольших килевых парусных судах — кочах, хорошо приспособленных к плаваниям во льдах Арктики благодаря яйцевидной форме корпуса, уменьшавшей опасность ледового сжатия. Пользовались русские мореходы XVI—XVII вв. компасом («маткой») и картами. В первые два десятилетия XVII в. уже существовало довольно регулярное водное сообщение западносибирских городов с Мангазеей по Оби, Обской губе и Ледовитому океану (так называемый «Мангазейский ход»). Такое же сообщение поддерживалось между Архангельском и Мангазеей. По свидетельству современников, из Архангельска в «Мангазею по вся годы ходят кочами многие торговые и промышленные люди со всякими немецкими (т.е. иностранными, западноевропейскими) товары и с хлебом». Чрезвычайно важным было установление того факта, что Енисей впадает в то самое «Студёное море», по которому из Западной Европы плавают к Архангельску. Это открытие принадлежит русскому торговому человеку Кондратию Курочкину, который первым обследовал фарватер нижнего Енисея вплоть до устья.
Серьёзный удар «Мангазейскому ходу» был нанесён правительственными запрещениями 1619—1620 гг. пользоваться морским путём в Мангазею, преследовавшими цель предотвратить проникновение туда иностранцев.
Продвигаясь на восток в тайгу и тундру Восточной Сибири, русские открыли одну из крупнейших рек Азии — Лену. Среди северных экспедиций на Лену выделяется поход Пенды (до 1630 г.). Начав свой путь с 40 сподвижниками из Туруханска, он прошёл по всей Нижней Тунгуске, перевалил через волок и достиг Лены. Спустившись по Лене в центральные районы Якутии, Пенда затем проплыл по той же реке в обратном направлении почти до верховьев. Отсюда, пройдя бурятскими степями, он попал на Ангару (Верхнюю Тунгуску), первым из русских проплыл вниз по всей Ангаре, преодолев её знаменитые пороги, после чего вышел на Енисей, а по Енисею вернулся в исходный пункт — Туруханск. Пенда и его спутники совершили беспримерное круговое путешествие протяжённостью в несколько тысяч километров по труднодоступной местности.
В 1633 г. из устьев Лены вышли на восток на кочах отважные мореходы Иван Ребров и Илья Перфильев, которые дошли морем до р. Яны, а в 1636 г. тот же Ребров совершил новое морское путешествие и достиг устья Индигирки.
Почти одновременно по материку в северо-восточном направлении двигались отряды русских служилых и промышленных людей (Посника Иванова и др.), открывшие упомянутые реки с суши. Посник Иванов «с товарищи» проделали свой длительный и трудный переход через горные хребты верхом.
Важным открытием на северо-востоке Азии завершилась в начале 40-х годов XVII в. экспедиция Михаила Стадухина. Отряд казачьего десятника и купца Стадухина, в котором находился Семён Дежнев, спустившись на коче по Индигирке, в 1643 г. морем дошёл на «Ковыму реку», т. е. достиг устья реки Колымы. Здесь было заложено Нижне-Колымское зимовье, из которого несколькими годами позже вышли в свое знаменитое плавание вокруг северо-восточной оконечности азиатского материка кочи казака Семёна Ивановича Дежнева и промышленного человека Федота Алексеева (известного под фамилией Попов).
Выдающимся событием этой эпохи явилось открытие в 1648 г. пролива между Америкой и Азией, сделанное Дежневым и Федотом Алексеевым (Поповым).