Вернувшись из экспедиции, Беринг предложил правительству план новой большой экспедиции и выразил готовность принять в ней участие. В 1733 году он был назначен начальником Второй Камчатской экспедиции. Его помощником («товарищем») стал А.И. Чириков, к этому времени уже капитан. Их задачей было «обыскание (т. е. исследование) американских берегов от Камчатки». Одновременно М.Шпанберг должен был плыть к Японии и установить с ней связь, а несколько отрядов – нанести на карты северные берега России от Печоры до крайнего северо-востока и по возможности до Камчатки. Был также сформирован Академический отряд, задачей которого было исследование внутренних районов Сибири. Северные отряды работали самостоятельно, однако вся их деятельность контролировалась В.Берингом. Работа экспедиции была рассчитана на шесть лет.

В начале 1734 г. В. Беринг собрал всех участников экспедиции в Тобольске. Отсюда вышли несколько сухопутных партий геодезистов для изучения побережья океана. Сам Беринг направился в Якутск, где ему пришлось провести три года. Там под его руководством были построены железоделательный завод и канатная мастерская, организованы сбор смолы, изготовление такелажа для судов и отправка в Охотск снаряжения и продовольствия для отряда М.Шпанберга.

Всего в Якутске собралось около 800 участников экспедиционных отрядов. Местная администрация, которую раздражала неподкупность и требовательность Беринга, чинила препятствия заготовке продовольствия и снаряжения, писала на упрямого «немца» доносы в Петербург. Однако В.Беринг покинул Якутск, лишь убедившись, что команда вполне обеспечена провизией. В Охотске ему также пришлось столкнуться с беспорядком и коррупцией местных властей. Столичное же начальство, как водится на Руси, доверяло доносам бездельников и взяточников, а не рапортам честного и педантичного Беринга.

Наконец, в начале сентября 1740 года В.Беринг отплыл из Охотска на двух 200-тонных судах с экипажами в 75 человек. Корабли были названы по именам апостолов Христа – «Св. Пётр» и «Св. Павел». Экспедиция провела зиму на восточном берегу Камчатки, у Авачинской губы. А 4 июня 1741 года, через восемь лет после отъезда из Петербурга, корабли Беринга и Чирикова вышли к берегам Америки. В составе экспедиции были молодой учёный Георг Вильгельм Стеллер и Свен (Ксаверий) Лаврентьевич Ваксель, оставившие интересные описания этого плавания.

Как упоминалось выше, на немецкой карте, которой пользовался Беринг, была нанесена мифическая «Земля Жуана-да-Гама». В поисках этой несуществующей земли В. Беринг пошел сначала на юго-восток, к указанным на этой карте координатам. Потеряв напрасно больше недели и убедившись, что никакой суши в этой части океана нет, корабли взяли курс на северо-восток. Но 20 июня на море пал густой туман, и корабли навсегда разлучились. С этого дня «Св. Пётр» и «Св. Павел» совершали плавания в автономном режиме.

«Св. Петр» достиг наконец американского берега 17 июля 1741 года. С палубы корабля был виден берег и – вдали – почти сливающийся с облаками снеговой хребет Св. Ильи с вершиной – горой Св. Ильи высотой в 5488 м. Цель, поставленная императором 17 лет назад, была достигнута. Но шестидесятилетний капитан-командор не разделял радости и торжества команды. Он страдал от цинги, не знал точно координат местонахождения судна; остро переживая потери и неудачи, бывалый мореплаватель видел будущее в мрачном свете.

Не приближаясь к материку, В. Беринг четыре дня двигался на запад вдоль побережья. 21 июля он отправил людей за пресной водой и, не наполнив даже всех бочек, несмотря на штормовую погоду, взял курс на запад, к берегам Азии. Цинга уже свалила треть экипажа. 10 августа, отчаявшись продвинуться вперёд из-за сильного встречного ветра, В. Беринг решил идти прямо на Камчатку.

29 августа моряки открыли у юго-западной оконечности Аляски «безлесные и пустынные острова». Капитан-командор назвал их «Островами Шумагина» – в память матроса, похороненного на одном из них. Двигаясь всё время на запад в открытом море, моряки периодически видели на севере землю – это была Алеутская цепь. Там русские впервые встретились с местными жителями – алеутами.

Когда 4 ноября вдали показались высокие горы, покрытые снегом, моряки ошибочно решили, что подошли к Камчатке. Высадившись на берег, вырыли в песке прямоугольные ямы. Чтобы приспособить их для жилья, сделали крыши из парусов. Многие болели цингой. 20 человек умерли. Только 10 моряков ещё держались на ногах. Больной Беринг лежал, не поднимаясь. Как писал в «Земном круге» С.Н. Марков, «…о том, что было дальше, знают все. Песцы глодали ботфорты Беринга, когда он ещё был жив. В предсмертных мучениях Беринг зарывался в песок, чтобы хоть немного согреться». Пролежав так целый месяц, 6 декабря 1741 г. он умер.

Земля, к которой прибило его судно, получила позднее его имя и называется островом Беринга, а всю группу в честь погибшего капитан-командора окрестили K°мандорскими островами. «Море, открытое Ф. Поповым и С. Дежнёвым, по которому В. Беринг в 1728 г. так мало плавал, было названо Беринговым, пролив, через который не он первый прошел, а те же Ф. Попов и С. Дежнёв, нанесенный на карту не им, а М. Гвоздевым и И. Федоровым, наречён по предложению Д.Кука Беринговым проливом. К несчастливому капитан-командору Витусу Берингу… пришла исключительная посмертная слава» (И.П. и В.И. Магидовичи).

Команду принял Свен Ваксель как старший офицер экипажа. Обойдя новую землю, моряки убедились, что находятся на острове. Зимовка была тяжёлой: частые штормы ураганы, неожиданные землетрясения, цинга… К лету 1742 года в живых оставалось 46 человек, в том числе десятилетний сын К.Л. Вакселя Лоренц, будущий офицер русского флота Лаврентий Ксаверьевич Ваксель.

Корабль «Св. Пётр» был сильно разрушен, и его пришлось разобрать, чтобы из его частей построить небольшое судно того же имени. Поскольку все три корабельных плотника умерли от цинги, судостроением занялся красноярский казак Савва Стародубцев и успешно завершил сооружение нового судна. 13 августа путешественники вышли в море и, по причине штиля двигаясь большей частью на вёслах, 26 августа 1742 г. достигли Петропавловска.

Чириков Алексей Ильич (1703–1748), русский мореплаватель, капитан-командор, помощник Беринга в двух камчатских экспедициях. В 1741 году исследовал часть северо-западного побережья Северной Америки, открыл ряд островов Алеутской гряды.

Когда 20 июня 1741 г. корабли экспедиции в тумане потеряли друг друга, А.И. Чириков на «Св. Павле» взял курс на восток. В середине июля моряки увидели американскую землю – группу островов, известную сейчас как архипелаг Александра. Пройдя вдоль них на северо-запад, Чириков нашёл подходящую гавань и отправил на берег для разведки 11 вооруженных людей. Через неделю, не дождавшись их, послал ещё четверых, но и те пропали без вести. Об этих событиях более подробно рассказано в книге С.Н. Маркова «Земной круг».

«Когда рассвело, с корабля увидели остров Форрестер. Чириков принял его сначала за южный конец матёрой земли, вроде камчатского мыса Лопатка. У неведомых берегов шумела морская буря. 15 июля штормовой ветер утих. Люди рассматривали с борта «Святого Павла» горы, увенчанные вечными снегами и покрытые «великим лесом», слышали рёв сивучей, лежавших на островных берегах.

Пятнадцатого июля посланные Чириковым люди во главе с Григорием Трубицыным, подойдя на лодке к острову, промерили глубины залива. Пакетбот пошел на северо-запад, отыскивая место, удобное для якорной стоянки.

Прошло два дня, показалась скалистая вершина на острове Баранова, открылся вход в пролив Ситха, и мореплаватели увидели вулкан на мысе Эджкомб.

Восемнадцатою июля 1741 года произошло несчастье. На «Святом Павле» находился любимец Чирикова, «ревностный к службе отечества» боцман Абрам Дементьев. Он был известен как составитель морских чертежей. Чириков поручил Дементьеву исследовать гавань возле залива Таканас на острове Якоби, набросать план, собрать образцы горных пород и отыскать источник пресной воды. Дементьев с десятью матросами взяли с собой компас и сигнальные ракеты, погрузили в лодку подарки и медную пушку. Больше их никто не видел…