Два года Литке работал над книгой. Она вышла в 1828 году и была отмечена в научном мире как выдающееся явление. А автор её в это время был очень далеко и от Петербурга, и от Новой Земли, которая занимала его на протяжении пяти лет жизни.
В начале 1826 года произошёл очередной поворот в судьбе Фёдора Петровича. Адмиралтейство организовало новую кругосветную экспедицию, начальником которой был назначен М.Н. Станюкович (отец писателя-мариниста). Два корабля специально для этой экспедиции построили на Охтинской верфи в Петербурге. Первый был назван именем начальника Морского штаба Антона фон Моллера, и его командиром назначили Станюковича, капитаном второго шлюпа «Сенявин» стал Фёдор Литке. Задача экспедиции — исследование северной части Тихого океана, включая острова и сближающиеся побережья Азии и Америки.
И Моллер, и Сенявин ещё были живы. Адмирал Дмитрий Николаевич Сенявин был героем Русскотурецкой войны, разгромившим в 1807 году турецкий флот в Дарданеллах и утвердившим маневренную тактику боя. Литке гордился тем, что ему доверили судно с таким громким именем.
20 августа 1826 года оба корабля вышли из Кронштадта. Они должны были идти вместе до Алеутского острова Уналашка, а дальше разойтись. Описание Камчатки, Чукотки и Курил должен был совершить Ф.П. Литке. Не возбранялось ему на зиму спускаться к экватору, исследовать Каролинские острова. «Лишь западнее островов Маршалла, — говорилось в инструкции, — не надобно вам ходить, ибо пространство, лежащее на восток... предписано лейтенанту Станюковичу».
Но корабли разошлись, выйдя вместе из Портсмута, — Атлантический океан они пересекли порознь, встретившись только в Рио-де-Жанейро. В чилийский Вальпараисо «Сенявин» пришёл, когда «Моллер» уже отплывал. Литке с офицерами совершил путешествие в столицу Перу Лиму, где побывал 10 лет назад, когда плавал на «Камчатке» Василия Михайловича Головнина. Зато к Русской Америке «Сенявин» подошёл раньше намеченного срока, пройдя Тихий океан без захода на Сандвичевы (Гавайские) острова.
12 июня, не встретив ни одного острова в водной пустыне Тихого океана, «Сенявин» бросил якорь в Ситхинской бухте, над ней на высокой скале возвышалась Новоархангельская крепость — административный центр Русской Америки. Это был своеобразный город, в котором русские охотники и рыбаки жили бок о бок с алеутами и индейцами-колошами. Здесь была и верфь, где строили большие корабли.
Литке сдал грузы, предназначавшиеся Российско-Американской компании, провёл необходимые наблюдения и через неделю вышел к острову Уналашка, для которого предназначалась пшеница в трюме «Сенявина». На борту шлюпа находился известный в Русской Америке человек — Иннокентий Вениаминов, священник и учёный, географ и этнограф, исследователь природы Аляски и алеутского народа. Много Вениаминов рассказал об алеутах, сопровождая Литке по островам протянувшейся до Камчатки гряды. На короткое время судно останавливалось у островов Прибылова и Св. Матвея. Больше месяца пробыл «Сенявин» в Русской Америке, но наступила осень, и нужно было спешить в Петропавловск. Там Литке ждала почта за год. Отправил и он свой отчёт о плавании: бумаги придут в Петербург через два месяца.
Конусы камчатских вулканов уже оделись снегом, когда «Сенявин» снялся с якоря в Авачинской бухте, взяв курс прямо на юг, по 160-му меридиану к Каролинским островам Океании. Этот архипелаг рассыпан в океане близ экватора и состоит из тысячи небольших островов. Работы с ними (не все были описаны и помечены на карте) хватило до конца года. Впервые были открыты и нанесены на карту населённые полинезийцами остров Пыйнипет и много мелких, образовавших группу, их Литке назвал островами Сенявина. Зиму 1828 года шлюп провёл среди Марианских островов, а 1 июня — снова на рейд Петропавловской гавани.
Две недели «Сенявин» стоял в Петропавловске, а потом отправился на север, к берегам Чукотки и в Берингов пролив, соединяющий Тихий океан с Северным Ледовитым, там в своё время Литке немало походил среди льдов на бриге «Новая Земля».
Теперь он снова плыл на север. На карту ложатся береговые линии островов. В заливе Святого Лаврентия исправлены многие неточности, у берегов Чукотки на карте появились новые названия, и среди них — пролив Сенявина. В полдень 10 августа корабль оказался точно в том месте, где ровно 100 лет назад Витус Беринг встретился с чукчами. Литке назвал это место мысом Столетия. Ещё несколько названий, напоминающих историю путешествий и русских военных побед появились на карте: мысы Беринга и Чирикова, бухта Архангел Гавриил (так называлось судно Беринга), мыс Кинга (в память погибшего в этих местах участника экспедиции Джеймса Кука). Мыс Наварин и гора Гейдена напоминали о победоносном для русского флота сражении, связанном с именем графа Гейдена, с ним когда-то служил Литке.
28 октября «Сенявин» и «Моллер» покинули Камчатку. На полуострове уже наступила зима. Месяц плавания налог — и моряки вернулись в лето, оказавшись среди Северных Каролинских островов. Здесь продолжались научные исследования: были составлены описания островов, проведены астрономические и геомагнитные наблюдения. Дальше путь — к Филиппинским островам, куда подошли в самом конце года. В Маниле уже стоял раньше прибывший «Моллер». Вместе встретили Новый, 1829 год. Большой удачей была покупка исключительно прочного, не склонного к набуханию в воде манильского троса, изготовлявшегося из волокон бананового дерева. Такой трос — мечта моряков всех стран.
После отдыха и пополнения необходимых запасов на Филиппинах корабли снялись с якоря. «Моллер» взял курс на крайний юг Африки, а «Сенявин» направился к острову Святой Елены, расположенному в Южном полушарии, прямо посреди Атлантического океана, для проведения в расположенной там обсерватории наблюдений за качанием маятника, очень важных в решении проблемы о форме земного шара. Натуралисты экспедиции Мертенс и Постельс тем временем обследовали геологию острова, известного своей красной глиной, покрывающей базальты давнего вулканического извержения, и эбеновым деревом, отличающимся необычайной прочностью древесины. Русские моряки не могли удержаться от того, чтобы не осмотреть дом, в котором жил и умер 8 лет назад знаменитый Бонапарт. Но ничего похожего на музей они не обнаружили. Дом был возвращён прежним владельцам Лонгвудам, восстановившим в нём ферму. Странно было видеть в спальне Наполеона лошадей — спальня стала конюшней. Могила самого знаменитого человека XIX столетия заросла плакучими ивами.
До острова Фаяла в Азорском архипелаге суда шли пять недель. Несмотря на большую усталость всей команды и естественное желание отдохнуть в поистине райском уголке, Литке распорядился запастись пресной водой и продуктами и сразу же, пробыв на рейде всего день, отправляться дальше, чтобы в установленные сроки прибыть на родину.
Через десять дней с попутным ветром суда достигли французского берега. В порту Гавра оба они стали на краткосрочный ремонт: надо было привести их в порядок после трёхлетнего пребывания в океане. Пока шёл ремонт, Литке поехал в Париж, где встретился с великим мореплавателем Жюлем Себастьяном Дюмон-Дюрвилем, только что вернувшимся из своего второго кругосветного путешествия. Тот знал об арктических плаваниях Литке и дал им высокую оценку.
Вторая знаменитая встреча произошла с Жоржем Кювье, первым палеонтологом, автором теории биологических катастроф на Земле, с помощью которой объяснялась историческая смена различных видов животных. Кювье показал русским морякам свою коллекцию морских организмов и сам познакомился с тем, что собрали во время кругосветного плавания натуралисты «Сенявина».
После Парижа Литке посетил другую европейскую столицу — Лондон. «Сенявин» стоял в устье Темзы на якоре, а его капитан проводил в старейшей европейской обсерватории — Гринвиче — сравнение своих астрономических приборов с эталонными. Литке встретился с английскими учёными и обсудил с ними многие вопросы по физике земного шара, представляющие общий интерес. Нашлось время и для осмотра достопримечательностей Лондона: вместе с группой офицеров Литке походил по городу. Более всего моряков заинтересовал Морской музей, «где можно было осмотреть макеты знаменитых своими победами военных кораблей Британской империи — «владычицы морей», живописные изображения важнейших морских сражений и портреты величайших флотоводцев».
