За неделю экипажи пополнили запасы. Однако 26 июля поднялся ветер, весь залив забило льдами, и даже вторая обшивка судов подвергалась их ударам. Для предохранения корпусов Чичагов применил оригинальный метод: он приказал вырубить в стоячем льду каналы и ввести в них суда. Это было остроумнейшее решение — суда оказались, как в доках. Лишь 3 июля, когда путь освободился, Чичагов повел экспедицию дальше. Выйдя на чистую воду, суда по инструкции направились к западу. Временами переставали видеть друг друга в тумане. 14 июля боцман Терентьев заметил птиц, что свидетельствовало о близости берегов Гренландии. Экспедиция пробовала пройти на север в разных пунктах, достигла 80 градусов 26 минут северной широты, чем превзошла державшийся полтора столетия рекорд Генри Гудзона, установленный в 1607 году. Но далее продвинуться не позволили сплошные льды. Чичагов собрал совет, который принял решение возвращаться, ибо льды не пропускали ни к северному проходу, ни к Гренландии.
Экспедиция 1765 года вернулась, не заходя на Шпицберген.
Возвращение В.Я. Чичагова, который, разумеется, не мог на деревянных парусниках преодолеть вековые льды, вызвало недовольство в столице. Адмиралтейств-коллегия повелела повторить поход в следующую кампанию.
В 1766 году экспедиция выступила лишь 19 мая, прошла мимо острова Медвежьего, где были замечены первые льды, и направилась к северу. Туманы и холода затрудняли движение. 17 июня Чичагов собрал совет капитанов, который решил идти к Шпицбергену и определиться, ибо лавирование во льдах заставляло сомневаться в точности счисления. Только 21 июня суда смогли войти в бухту Клокбай и встать в пяти верстах от берега, отгороженного льдом. Стало известно, что 8 зимовщиков умерли от лишений, а остальным выжить помогли зимовавшие на острове поморы. Позднее о стоянке в бухте Чичагов писал: «Во все время бытности нашей с 21 июня по 1 июля ветры были переменные. Погода по большей части мрачная. И дожди. Течение моря нерегулярное и более к норду и зюйду по получетверти мили в час. И всегда носило льдины, которые отбуксировывали от судов шлюпками и отводили крючьями, буде близко случались. Повреждения судам от того не было. Ибо лед отрывало от стоячего льда, который не очень толст. А которые отламывались от ледяных гор, те по великости своей и толстоте для судов были опасны».
Оставив Клокбай, три суденышка направились на север. Мешали снег и волнение, из-за тумана приходилось ложиться в дрейф. Был случай, что суда оказались в ледовом плену. 17 июля экспедиция Чичагова достигла 80 градусов 30 минут северной широты по счислению. Так далеко еще не заходило ни одно экспедиционное судно.
Из встреченных в плавании шкиперов промысловых судов только один в молодости видел Гренландию, да и то за грядой торосов. Перед экспедицией лежали явно непроходимые льды, и Чичагов после совета с капитанами экспедиционных судов и разговора с промышленниками 19 июля вновь решил возвращаться — полная бесперспективность и реальная опасность, которая подстерегала каждую минуту отважных мореходов делали бессмысленным продолжение плавания.
Преодолевая встречные ветры, три судна достигли Клокбая и у входа в бухту встретили парусник «Лапоминк». По распоряжению Чичагова, с 31 июля по 7 августа зимовку ликвидировали. Все ценное погрузили на суда; оставались лишь строения. Через многие годы исследователи обнаружили остатки этих строений.
12 сентября 1766 года экспедиция благополучно вернулась в Архангельск. В рапорте Адмиралтейств-коллегии В.Я. Чичагов утверждал, что «…северный проход за великими льдами невозможен». С очевидными фактами пришлось считаться, и Екатерина II повелела впредь прекратить новые попытки. Участники плаваний получили награды. Но сама экспедиция надолго оставалась в секрете, чтобы неудача не повлияла на авторитет императрицы.
Характерно, что за время плаваний ни суда не получили заметных повреждений, ни экипажи не понесли потерь. Экспедиция была так хорошо подготовлена, а начальник ее так заботился о командах, что моряки без потерь выдержали на редкость сложный поход.
Выполнять нелепые указания о зимовке на Шпицбергене всех судов Чичагов не собирался, ибо, разумеется, прекрасно знал, каких жертв это потребует в высоких широтах. Он рисковал опалой, но жизнь людей для него была дороже. Наверное, это было одно из главных его человеческих качеств — думать о людях, стремиться сохранить и облегчить им жизнь. О себе он думал в последнюю очередь.