В 1811 году Фаддею Фаддеевичу поручили командовать уже гребной флотилией в Риге, а ещё через год перевели управлять фрегатом «Минерва» в Чёрное море, во время службы на котором он получил новое звание стал капитаном 2 ранга. Походы по Чёрному морю Беллинсгаузен сопровождал тщательной картографической работой и исправил множество ошибок своих предшественников. Однако завершить работу не успел в 1819 году его срочно вызвали в столицу.
Выяснилось, что группа российских мореплавателей выдвинула инициативу собрать экспедицию для обнаружения Южного материка, а Александр I одобрил эту идею. Задачами грядущего плавания стали обнаружение Антарктического полюса и приобретение дополнительных «познаний о нашем земном шаре». Для экспедиции подготовили два шлюпа «Восток» и «Мирный», причём второй был перестроенным ледоколом, раньше носившим имя «Ладога». Командовать «Мирным» было поручено Лазареву.
Михаил Петрович Лазарев родился 3 (по старому стилю) ноября 1788 года во Владимире в дворянской семье. Отец будущего адмирала, Пётр Гаврилович, скончался, когда Михаил был подростком. Однако до этого он успел отправить будущего мореплавателя и двух его братьев на учёбу в Морской кадетский корпус. По другим сведениям, в корпус мальчиков определили уже после смерти отца, с помощью генерал-адъютанта Христофора Ливена.
В учёбе Михаил, обладавший острым умом, проявлял усердие и в итоге оказался одним из 30 лучших выпускников. После окончания учёбы получившего статус гардемарина юношу направили в Англию знакомиться с устройством британского флота. Там Михаил прослужил до 1808 года, всё это время проведя на судах, вдали от суши. В этот период мореплаватель занимался самообразованием, отводя много времени изучению истории и этнографии.
После возвращения на родину Лазарева произвели в мичманы, и до 1813 года он служил на Балтийском флоте. В этом качестве Михаил участвовал в Русско-шведской войне и войне против Наполеона.
1813 год стал новым этапом биографии Михаила: он был назначен командиром «Суворова» фрегата, отбывающего в кругосветное путешествие. Финансирование осуществлялось средствами Российско-американской компании, которая хотела улучшить водное сообщение между Санкт-Петербургом и Русской Америкой. 9 октября 1813 года экспедиция была окончательно подготовлена, и судно вышло из порта Кронштадта.
Путешествие продлилось два года. В начале из-за тяжёлых погодных условий корабль был вынужден остаться в шведской гавани, но затем сумел добраться до Ла-Манша. Это было успехом ещё и потому, что в пройденных водах курсировало немало военных кораблей Франции и Дании, которые могли напасть на русское судно.
В британском Портсмуте Лазареву пришлось задержаться на три месяца, так что экватор корабль пересёк только к апрелю, а в Атлантический океан попал в конце весны 1814 года. В августе, приближаясь к Австралии, экипаж услышал грохот канонады губернатор колонии Новый Южный Уэльс таким образом засвидетельствовал русским свою радость по поводу разгрома союзниками армии Наполеонона.
В начале осени, следуя маршруту, проложенному по Тихому океану, мореплаватели неожиданно заметили очертания суши, которой, судя по карте, не должно было быть. Оказалось, что Михаил Петрович обнаружил новый атолл, названный в итоге, как и корабль, в честь Суворова. К ноябрю экспедиция достигла берегов Северной Америки и высадилась в Ново-Архангельске (сегодня город носит название Ситка), где мореплаватели получили благодарность за то, что сберегли грузы. После зимовки в городе «Суворов» вновь вышел в море и к лету 1815 года вернулся в Россию.
Через четыре года Михаил Петрович был назначен командиром шлюпа «Мирный» одного из двух кораблей, планировавших добраться до Антарктиды. Так как поиски командующего второго судна, «Востока», затянулись, управлять всей подготовкой путешествия Лазареву пришлось самостоятельно. Сам Беллинсгаузен окончательно был утверждён командиром «Востока» только за месяц до отплытия. В конечном счёте в июне 1819 года «Восток» возглавил Фаддей Беллинсгаузен, а через месяц суда покинули порт и вышли в плавание.
Шлюпы вышли в море из порта в Кронштадте в середине лета 1819 года. К ноябрю суда достигли Рио-де-Жанейро, потом острова Южная Георгия, где Беллинсгаузен открыл архипелаг Траверсе. 3 января 1820 года они приблизились к группе островов Южный Туле, где столкнулись с огромным количеством айсбергов.
Спустя две недели плавания в южном направлении моряки обнаружили, что поля льда повсюду, куда достаёт человеческий взгляд. К марту 1820 года суда разделились и взяли курс на Австралию через Индийский и Южный океаны, причём вглубь последнего до того никто не заходил. После Австралии корабли исследовали Тихий океан, совершили открытия ряда островов и атоллов, а затем вновь вернулись в порт Джекон, будущий Сидней.
В июле экспедиция подошла к архипелагу Туамоту, где открыла несколько неизвестных ранее атоллов. После корабли взяли курс на Таити, севернее которого обнаружились новые острова. В ноябре 1820 года, когда в Антарктике началась весна, Фаддей Фаддеевич вновь взял курс на Южный полюс. В начале зимы корабли попали в страшную бурю и после этого ещё трижды, пересекая Полярный круг, предпринимали не увенчавшиеся успехом попытки приблизиться к ледяному материку.
10 января 1821 года экспедиция заметила чёткие признаки земли, но льдины не давали никакой возможности проложить к ней маршрут. Ещё какое-то время попытав удачу, шлюпы всё-таки повернули на восток и двинулись к открытым незадолго до этого Шетландским островам. Продолжать экспедицию дальше было невозможно «Восток» был сильно повреждён и требовал капитального ремонта, и Беллинсгаузен отдал приказ возвращаться в Россию. 24 июля (по старому стилю) 1821 года шлюпы вернулись в кронштадтский порт через 751 день плавания. Итогом экспедиции стало опровержение утверждения Жана Лаперуза о непроходимости льдов за Южным полярным кругом.
Значение экспедиции трудно переоценить Джеймс Кук в XVIII веке первым достиг морей возле Южного полюса и сообщил, что местные льды полностью непроходимы. Беллинсгаузен спустя 45 лет и это утверждение опроверг, он трижды пересёк Южный полярный круг, причём на судах, совершенно неподготовленных к подобным климатическим условиям.
Благодаря экспедиции были обнаружены Коралловая мель и 29 островов. Участники плавания собрали обширные этнографические коллекции и сделали подробные зарисовки Антарктики и её животного мира. Сам Фаддей Фаддеевич рассматривал экспедицию как служебный долг, дополнительно оказавшийся полезным и для науки.
Фаддей Фаддеевич Беллинсгаузен после завершения плавания к Антарктиде был произведён в чин капитана 1 ранга, затем стал капитан-командором. В 1826 году мореплаватель дослужился до чина контр-адмирала и в этом звании участвовал в Турецкой кампании 18281829 годов, отличившись при взятии Мессеврии и Инады. В 1843 году Беллинсгаузен стал адмиралом, а закончил службу в российском флоте уже в звании генерала, состоящего при особе Его Величества.
Ещё при подготовке экспедиции к Антарктиде Фаддей Фаддеевич познакомился с будущей женой Анной Дмитриевной Байковой, но обвенчались они только после возвращения Беллинсгаузена, в 1826 году. Личную жизнь он связал с совсем юной девушкой Анна была младше мореплавателя на 30 лет.