«Новая Земля» дошла до Печенги, до Варангер-фиорда и пограничного с шведско-норвежским королевством мыса Киберг. В конце июля бриг подошёл к Новой Земле, но к мысу Желания его опять не пустили тяжёлые льды и густые туманы. Зато удалось войти в Маточкин Шар. Поручив бриг лейтенанту Лаврову, сам Литке высадился на берег, чтобы провести астрономические наблюдения. Лавров благополучно прошёл пролив, замерил его длину, которая оказалась на три мили больше, чем у Розмыслова. Выход из пролива в Карское море был заблокирован льдами, и Литке направил бриг к проливу Карские Ворота (между Новой Землёй и островом Вайгач). Удивительно, но Карское море оказалось совершенно безлёдным. Можно было выйти к восточному берегу Новой Земли и наконец нанести его на карту. Но опять не повезло: коварная, не обозначенная на карте мель («банка»). Нос судна врезался в высокое поднятие дна, удар был настолько сильным, что вышибло руль. За первым последовали ещё несколько ударов, совершенно разрушивших корму; её обломки разлетелись вокруг. Но, к счастью, корпус судна выдержал, пробоины вроде не было. Следовало быстрее, пока следующие друг за другом удары не развалили судно, сниматься с мели.

«Рубить канаты!» — скомандовал Литке. Тут рванул ветер, сдвинул судно, оно снова оказалось в воде и, послушное ветру, но лишённое руля, понеслось вперёд. Управлять бригом было невозможно. Починить руль и поставить его на место — вот главная задача. Её решили за полтора часа, но всё же состояние судна было таким, что о продолжении работ не могло быть и речи.

На пути к Архангельску находился остров Колгуев, нельзя было не воспользоваться возможностью сделать его описание, для этого пришлось задержаться. Тем временем ветер опять развёл волну. Одна из них ударила в только что поставленный на место руль и снова вышибла его. Матросы подняли его на палубу, и тут стало ясно: крюки, державшие руль, съела ржавчина. Пришлось на палубе устроить кузницу и ковать новые крюки. Благодаря самоотверженной работе матросов, руль был восстановлен и судно обрело управление. 31 августа оно вернулось в Архангельск.

Моряки осмотрели бриг, перевернув его вверх килем в доках Соломбалы, и ужаснулись. Живого места не было на корпусе: все металлические части искорёжены, а деревянные — расщеплены. По словам Литке, «ещё два-три удара кормою... и до сей минуты не знали бы, где и какая постигла нас участь».

Фёдору Петровичу стало ясно: парусный бриг «Новая Земля» уже не годится для плавания в ледовитом море. Но начальник Морского штаба Моллер решил, что, пока не достигнут мыс Желания и не описано восточное побережье Новой Земли, работу, порученную Литке, нельзя считать завершённой. Ему приказали в четвёртый раз идти в Ледовитый океан всё на той же многострадальной «Новой Земле».

«С меня довольно и первых трёх экспедиций, — возражал Литке. — По моему разумению, всё, что для указанной цели возможно было совершить на парусном судне, не приспособленном к борьбе со льдами, совершено было...»

Но морской чиновник настаивал на том, что необходима четвёртая экспедиция «для довершения начатого обозрения той страны». В подчинение Литке передали ещё два судна, занимавшихся промерами в Белом море и в устье Печоры. Он был назначен начальником гидрографических экспедиций трёх морей — Белого, Баренцева и Карского.

Фёдор Петрович снова выехал в Архангельск. Несчастье случилось уже в начале пути из Петербурга. Лошади сошли в пургу с дороги, сани свалились в овраг и опрокинулись, придавив Литке, его младшего брата, матроса и возчика. С трудом они выбрались, кроме матроса, который был задавлен насмерть. Положив труп на сани, поехали дальше в Архангельск.

В середине июля 1824 года Литке подготовил три судна, в том числе и подремонтированную «Новую Землю». В четвёртый раз пошла она к берегу двойного острова, лавируя между льдами. У самого берега льды сомкнулись сплошным полем. Для того чтобы его обойти, пришлось заметно отклониться к западу. Литке намеревался пройти к северу от Новой Земли по проливу, отделяющему её от Шпицбергена. Он помнил о том, что Виллем Баренц 228 лет назад от открытого им Шпицбергена вышел прямо к мысу Желания. У Литке был шанс открыть в этом водном пространстве неизвестную тогда Землю Франца Иосифа.

Пройдёт почти полвека (Фёдор Петрович ещё будет жив и узнает об этом из газет), и корабль австро-венгерской экспедиции, зажатый дрейфующим льдом, совершенно случайно встретит эту неведомую землю.

Литке же ничего, кроме льдов и тумана, найти не удалось. Он повернул бриг к острову Вайгач, так как не был уверен в том, что плавание в такой тяжёлой ледовой обстановке окончится благополучно. На всякий случай он бросил в море бутылку с запиской, в которой указывались координаты места и содержалась просьба сообщить их правительству России. Записка была написана на четырёх языках: русском, французском, английском и немецком...

В сплошном тумане судно подошло к Вайгачу, за ним открылось свободное ото льда Карское море. Но это было недолго: снова пришли льды. Сделав астрономические наблюдения у острова Колгуев, Литке привёл бриг в, как обычно, встречающее штормом горло Белого моря. У закрывающего вход в устье Северной Двины острова Мудьюг встретились все три судна, покинувшие полтора месяца назад Архангельск. Их приветствовало удивительное небесное явление: из-за облаков выглянуло солнце и вокруг него возник разорванный круг радуги. Около часа держалось это редкое (цветное) в бело-чёрном арктическом мире зрелище. «Мы ныне столько же счастливы, как и в прежние экспедиции», — записал Фёдор Петрович.

Он решил теперь заняться обработкой полученных в четырёх экспедициях материалов и попросил причислить его к Адмиралтейскому департаменту. Для продолжения работ в северных морях Литке рекомендовал гидрографа М.Ф. Рейнеке. Сам же засел за монографию.

Однажды в Адмиралтействе он встретил старого друга — Фердинанда Врангеля, только что возвратившегося из экспедиции на северо-восток Сибири. Удивительное совпадение — путешественники вернулись в одно время. Они решили поселиться вместе, подыскав квартиру неподалёку от нужной обоим библиотеки Адмиралтейства — на Васильевском острове. К ним присоединился младший брат Литке, Александр, участвовавший в его полярных плаваниях, назначенный в Морской гвардейский экипаж.

Стали работать вместе. В свободное время ходили в гости к общим друзьям — братьям Бестужевым. Там собирались свободомыслящие офицеры: обсуждали положение в России, строили планы преобразований. Литке вспоминал: «...из всех бывавших у них только мы не попали в декабристы... никогда с их стороны не было попытки вовлечь нас в Тайное общество, ниже намёка. Видно, не доверяли нам...». Неожиданная смерть 19 ноября 1825 года в Таганроге Александра I привела к активизации тайных обществ. Поводом для восстания послужило отречение от престола брата царя, Константина, которому все уже присягнули. Литке видел войска, построенные на Исаакиевской площади, слышал пушечные выстрелы, потом узнал о расправе с теми, кого позже стали называть «декабристами». Несколько близких друзей Литке и Врангеля сосланы были на каторгу в Сибирь.

Он в то время работал в Петербурге над книгой, которой дал название «Четырёхкратное путешествие в Северный Ледовитый океан, совершенное по повелению императора Александра I на военном бриге «Новая Земля» в 1821, 1822, 1823 и 1824 годах флота капитан-лейтенанта Фёдором Литке».

Мореплаватель сделал в своих путешествиях много. Он подсчитал, что за четыре экспедиции составил описи 370 миль Мурманского побережья, 650 — Новоземельского, 60 — островов. Им было составлено 18 карт, в которых использовались наблюдения на 28-ми астрономических пунктах. До экспедиций Литке было всего два астропункта на Кольском берегу, а на Новой Земле — их не было вовсе. Кроме того, определено было магнитное склонение в 46-ти пунктах, открыто постоянное течение северного направления вдоль западного берега Новой Земли. Его потом назвали течением Литке.