Мессершмидт собрал коллекции растений, минералов, остатков животных, местных изделий; составил на латыни десятитомное «Обозрение Сибири, или Три таблицы простых царств природы». Оно не было издано, но использовалось последующими исследователями.
Великая Северная экспедиция включала семь морских и два сухопутных отряда.
Летом 1734 года направились от устья Северной Двины на восток два коча западного отряда: «Обь» и «Экспедицион» (капитаны С. Муравьёв и М. Павлов). Они прошли в Карском море до северной оконечности полуострова Ямал, но повернули назад на зимовку в Пустозёрске (в устье Печоры). В рапорте Муравьёв сослался на то, что «от тамошнего воздуха почитай все, хоть несколько времени, пребывали тяжкими болезнями». На следующий год ледовая обстановка в Карском море ухудшилась, и опять, не завершив маршрут, отряды возвратились в Пустозёрск. Капитаны поссорились. Адмиралтейств-коллегия разжаловала их в матросы «за многие непорядочные, нерадетельные, леностные и глупые поступки».
Капитаном назначили Степана Малыгина, опытного морехода. На двух ботах его отряд после зимовки в устье Кары в 1737 году первым прошёл неширокий и неглубокий пролив, отделяющий от полуострова Ямал остров Белый. (Позже этот пролив назвали именем Малыгина.) После пятидневного плавания в заливе Обская губа они вошли в устье Оби. Геодезист Василий Селифонтов в 1737 году составил карту Большеземельской тундры Ямала.
Второй отряд, руководимый лейтенантом флота Дмитрием Овцыным, обследовал акваторию и территорию от устья Оби до Енисея. В 1735 году они вышли на судне «Тобол» из Обдорска (ныне Салехард), но плавание по Обской губе затрудняли льды. Почти все в отряде заболели цингой, четверо умерли. На следующий год им удалось выйти в Карское море, но там встретили непроходимый лёд. Только на третий год на специально построенном для экспедиции боте «Обь-почтальон» и дубель-шлюпке «Тобол» (небольшом парусно-гребном судне с двумя мачтами) под командованием штурмана Ивана Кошелева они первыми совершили плавание от Оби до Енисея. В Карском море встретили кита – событие редкое для этой акватории.
Тем временем геодезист отряда Фёдор Прянишников прошёл по левому берегу Енисея от Туруханска на север больше тысячи вёрст. Он составил первую карту Гыданского полуострова (напротив полуострова Ямал). Это был героический опасный труд в неведомых землях сурового Заполярья.
Овцын отправился в Петербург с докладом о проведённых работах. Его арестовали в Тобольске за общение в Берёзове с опальным князем И.А. Долгоруковым (вскоре казнённым), судили, разжаловали в матросы и отправили на Тихий океан в распоряжение Беринга.
Дальнейшими исследованиями этого отряда руководил штурман Фёдор Минин. Летом 1738 года на «Обь-почтальоне» они прошли из Енисейского залива на восток, но далеко продвинуться не смогли. На следующий год работа сорвалась из-за организационных неполадок и шторма. Зато в 1740 году отряд Минина миновал устье Пясины, открыв несколько мелких островов, и достиг рекордной западной долготы: 75о15'. До них ещё никто не проходил так далеко на восток в Северном океане.
В январе того же года из Туруханска вышла на собачьих упряжках группа под начальством геодезиста штурмана Дмитрия Стерлегова, направилась на север и через два месяца достигла Северо-Восточных островов. Выполнив астрономические определения, отряд, двигаясь на северо-восток, прошёл устье Пясины до мыса позже названного мысом Стерлегова. Была составлена карта западной части полуострова Таймыр. В устье реки Гольчихи, правого притока Енисея, морская и сухопутная группы объединились.
Обследование побережья к западу от устья Лены до Колымы производил отряд лейтенанта Василия Прончищева. В начале 1735 года в Якутске были спущены на воду дубель-шлюпка «Якутск» и палубный бот «Иркутск» под командованием лейтенанта датчанина Питера (Петра) Ласиниуса, руководителя четвёртого отряда Северной экспедиции.
Пройдя вверх по Лене до устья, «Якутск» повернул на запад, к Таймыру, а «Иркутск» на восток.
В составе отряда Прончищева были подштурман Семён Челюскин, геодезист Василий Чекин и жена Проничева Татьяна (первая женщина в полярных экспедициях). Начало маршрута было обнадёживающим. «Якутск» без особых происшествий добрался до устья реки Оленёк. Здесь в небольшом посёлке жили промышленники с семьями, а также было стойбище местного племени. Построив две избы, участники экспедиции и остались на зимовку.
…Племена Крайнего Севера отлично приспособились к суровым местным условиям. То же относится к русским выходцам из Северной Европы. Но не все европейцы были такими. Например, судя по всему, Пронищев, его жена и некоторые члены отряда не пили кровь животных и не ели строганину (стружку с замороженной рыбы), а потому заболели цингой.
В 1736 году из-за тяжелой ледовой обстановки отряд лишь в августе смог выйти в море. Продвигаясь вдоль побережья на запад, они от Хатангской губы направились на север, огибая Таймыр. 17 августа они открыли острова, назвав их именем Петра Первого. Дальнейший путь на север преградили туманы, льды и встречные ветры. Запасы продовольствия оскудели. Обострилась цинга. Пронищев тяжело заболел. Решено было возвращаться на базу.
На обратном пути Василий Пронищев умер, а вскоре скончалась и его жена. Их похоронили на берегу Оленёка. Руководителем отряда стал Семён Челюскин. Зимой он отправился с докладом к Берингу в Якутск. Новым начальником отряда назначили лейтенанта Харитона Лаптева. Работы продолжились летом 1739 года. Но и на этот раз ледовая обстановка затруднила исследования. Им удалось дойти до мыса Св. Фаддея, где поставили маяк «из камня, плиточного, вышиной в полторы сажени».
Благополучно перезимовали в устье Хатанги. В марте следующего года геодезист Василий Чекин на собачьих упряжках по заснеженной тундре направился на северо-запад к озеру Таймыр, а по реке Таймыре к её устью. Он прошёл более ста вёрст, огибая по льду прибрежные острова (архипелаг Норденшельда и остров Русский), думая, что это часть материка. В середине мая Чекин вернулся на базу. А летом «Якутск» Харитона Лаптева, идя вдоль восточного побережья Таймыра, прошёл Хатангский залив, но 15 августа был раздавлен дрейфующими льдами. Команда покинула судно, выгрузила всё снаряжение и провиант на льдину и начали перетаскивать груз на берег. Часть вещей осталась на льдине, которую унесло в море.
Пришлось возвращаться на базу. Трудный путь занял почти два месяца, четверо умерли от истощения, усталости и болезней. На следующий год было решено провести три сухопутных маршрута. Лаптев направился через тундру к устью Таймыры, а группа геодезиста Никифора Чекина – на восточный берег Таймыра. Однако на ярком солнце Чекина поразила снежная слепота, и его группа вынуждена была вернуться, не выполнив до конца задания.
Путь экспедиции Прончищева в 1735 и 1736 гг.
Группа Семёна Челюскина (солдаты Антон Фофанов и Андрей Прахов) с марта по июнь 1741 года обследовала район реки Пясины и часть западного берега Таймыра протяжённостью полтысячи километров. В конце мая они достигли самой северной части Таймыра. Как писал Челюскин: «Сей мыс каменный, приярный (крутой), высоты средней. Около онова льды гладкие и торосов нет… Здесь поставил маяк – одно бревно, которое вёз с собою».
Он назвал этот мыс Северо-Восточным. Ныне это мыс Чекина. А самую северную точку Евразии – низкий песчаный берег, – расположенную неподалёку, миновали, не придав ей значения. Ныне это мыс Челюскина. Общая протяжённость пройденного группой Челюскина побережья составила более полутора тысяч километров.
Исследователь Таймыра академик Александр Фёдорович Миддендорф в 1848 году писал: «Челюскин – не только единственное лицо, которому сто лет назад удалось достичь этого мыса… и обогнуть его, но ему удался этот подвиг, не удавшийся другим, именно потому, что его личность была выше других. Челюскин, бесспорно, венец наших моряков, действовавших в этом крае».
Благодаря работам отряда Лаптева, а в первую очередь – Челюскина, была впервые составлена достаточно точная карта полуострова Таймыр, площадью около 400 тысяч кв. км.
…Группе Ласиниуса на боте «Иркутск» следовало пройти самый протяжённый путь: от устья Лены на восток до устья Анадыря. Судя по всему, разработчики этого маршрута значительно преуменьшили его реальную протяжённость. В начале августа 1735 года «Иркутск» из устья Лены направился на восток. Но уже через две недели путь преградили тяжёлые льды; пришлось отступить и устроить зимовку в устье реки Хара-Улах. В отряде началась цинга. В конце года умер Ласинус, а к весне – ещё 35 человек. Оставшиеся в живых, оставив судно, ушли в Якутск. Новым начальником отряда стал лейтенант Дмитрий Лаптев, двоюродный брат Харитона. В конце мая 1736 года его отряд на лодках спустился вниз по Лене и по суше добрался до «Иркутска». В августе вышли в море, но и на этот раз путь преградили льды.
Остались на зимовку в низовье Лены. Вновь многие заболели цингой, а один умер. Дмитрий Лаптев отвёл судно в Якутск, а сам отправился в Петербург и доложил в Адмиралтейств-коллегии: «Проход тем Северным морем от Ленского устья на Камчатку видится невозможен», ибо путь к мысу Святой Нос преграждает «стоячий лёд».
В Адмиралтействе знали, что ледовая обстановка изменчива, и решили продолжать морской маршрут на восток. Заместителю Д. Лаптева штурману Михаилу Щербинину было дано указание посуху доставить в устье Индигирки продовольствие, а также ему, геодезисту Ивану Киндякову и солдату Алексею Лошкину провести ряд маршрутов.
В июне 1739 года «Иркутск» под началом Д. Лаптева вышел из устья Лены, прошёл между льдинами и в августе миновал пролив (позже названный его именем), выйдя в Восточно-Сибирское море. Он установил, что мыс Святой Нос расположен на 400 вёрст южнее, чем считалось раньше. В начале сентября достигли устья Индигирки, оборудовав здесь зимовье. Им встретилась группа Киндякова, которая, засняв 500 км побережья от Св. Носа до Индигирки, находилась в критическом положении от голода и болезней.