22 июня 1736 года боты «Первый» и «Второй» вышли из Архангельска в море. Выйдя из Двинского устья, моряки сразу приступили к гидрографическим работам съёмкам береговой линии, промерам глубин, наблюдениям за ветрами и течениями, взятию проб донного грунта. Так как до условленной встречи с С. Малыгиным оставалось ещё более месяца, А. Скуратов и И. Сухотин успели за это время произвести картографические съёмки Горла Белого моря, острова Моржовец, полуострова Канин Нос и острова Колгуев.
Коч «Обь» вышел из устья Печоры в начале июля 1736 г. и с большим трудом продвигался вдоль южного берега Баренцева моря. Иногда, становясь на якорь, С. Малыгин посылал шлюпку с подштурманами на берег для встречи с береговой группой геодезистов, которые вместе с «оленными людьми» устанавливали по берегу знаки, а также разведывали ледовую обстановку по маршруту движения судна.
Выйдя на чистую воду, коч С. Малыгина 8 августа встретился с двумя ботами («Первый» и «Второй»), пришедшими из Архангельска.
11 августа в проливе Югорский Шар, забитом сплошным льдами, С. Малыгин перешел на «Первый бот», а коч «Обь» под командой И. Сухотина отправил в Архангельск. Дальнейшее плавание оба бота (вторым стал командовать лейтенант А. Скуратов) продолжили через двадцать дней.
14 сентября 1736 г. отряд был вынужден войти в реку Кару для зимовки. Для охраны судов была оставлена команда из 10 человек во главе со штурманом А. Великопольским (выпускник Морской академии 1731 г.). Остальные участники экспедиции на оленьих упряжках отправились в Обдорск (с 1933 г. Салехард).
Весной 1737 г., учитывая сложности предыдущего года по выходу в Карское море, руководители экспедиции решили отправить часть отряда на восток по суше, на оленьих упряжках. Эту группу «оленных людей» возглавил геодезист Василий Селифонтов. Сухопутная партия добралась до устья реки Оби, прошла вдоль всего побережья Ямала, достигнув его северной оконечности, исследовала южную часть острова Белый в Карском море. На берегу, по маршруту движения, путешественники ставили опознавательные знаки «маяки» (гурии из камней и плавника), которые можно было увидеть с моря.
Боты вышли в плавание из устья реки Кары 6 июля 1737 г. и уже 10 июля были у берегов Ямала, где на широте 71°20» заметили первый маяк, сооруженный В. Селифонтовым.
На этот раз попытка преодолеть Карское море оказалась, наконец-то, успешной: меньше чем за месяц путешественники добрались до пролива, разделяющего полуостров Ямал и остров Белый (ныне пролив носит имя Малыгина). 16 августа 1737 года суда обогнули северо-восточную оконечность полуострова, и 11 сентября вошли в устье Оби.
17 августа боты легли курсом в Обскую губу и, пройдя 23 сентября Обдорск, 3 октября прибыли в Березов, где встали на зимовку, а С. Малыгин отправился по сухопутью в Санкт-Петербург с отчетом о выполненном задании.
Следующим летом 1738 года ботам удалось дойти до устья реки Кары и встать там на зимовку, при этом «Первый» был почти раздавлен льдами и затонул бы, если бы не помощь ненцев, которые помогли морякам разгрузить судно и обустроить лагерь на берегу.
Только через год, в конце лета 1739 года, «Первый» и «Второй» благополучно вернулись в Архангельск.
Составленная по результатам экспедиции «Меркаторская карта Северного океана с назначением берега от реки Печоры до реки Оби» была выдающимся событием в истории отечественной картографии. На этой карте море к востоку от пролива Югорский Шар было названо Карским по имени реки, где зимовали суда экспедиции.
Впервые на карте были отмечены полуостров Ямал, часть берега Обской губы и нижнего течения Оби, обследованы большие и малые острова, мели и глубины. Общая протяженность нанесенного на карту побережья составила около четырех тысяч километров.
Таким образом, именно Двинско-Обский отряд Великой Северной экспедиции, базировавшийся для выполнения работ в Архангельске, стал первым предвестником Северной Гидрографической экспедиции.
Секретные экспедиции капитана 1 ранга В. Я. Чичагова из Архангельска (1764 1766)
Следующим этапом исследования Северного Ледовитого океана (в то время Сибирский или Северный) при помощи офицеров флота для поиска морских путей в Америку не восточным, а западным путем стали «Секретные экспедиции» под руководством Чичагова Василия Яковлевича (1726 1809, учился в Навигацкой школе, затем на флоте Великобритании, в 16 лет вернулся на военный флот России) из Архангельска.
В 1763 году академик Михаил Васильевич Ломоносов закончил свой трактат «Краткое описание разных путешествий по северным морям и показание возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию». Этот труд, в силу важности для государства, академик М. В. Ломоносов считал секретным, поэтому добился аудиенции у Екатерины II. На ней Ломоносов ознакомил императрицу со своим трактатом, которая сразу оценила суть идеи: отыскать путь через полярные воды в Тихий океан с последующей организацией торговли с восточными странами.
14 мая 1764 года Екатерина II подписала секретный указ о снаряжении экспедиции по отысканию Северо-западного морского прохода: «Для пользы мореплавания и купечества на восток наших верных подданных, за благо избрали мы учинить поиск морского проходу Северным океаном на Камчатку и далее» (Указ держали в тайне даже от сенаторов).
По указанию императрицы, назначенные в экспедицию суда, построенные в Архангельске, назвали по фамилиям их командиров (выпускников Морской академии): «Чичагов» (капитан 1 ранга), «Бабаев» (капитан-лейтенант Василий Бабаев) и «Панов» (капитан-лейтенант Никифор Панов). В помощь им были назначены три флотских лейтенанта: П. Поярков, П. Борноволоков и Ф. Озеров.
Необходимо отметить, что в то время представления о расположении континентов в Северном приполюсном районе Земли и состоянии льдов в океане были крайне скудными. В результате этого задачей экспедиции был поиск альтернативного пути на Камчатку не вдоль обследованного Великой Северной экспедицией арктического побережья Сибири, а через Баренцево море, оставив архипелаг Шпицберген (тогда Грумант) с востока, затем вдоль Гренландии, далее вдоль островов Канадского арктического архипелага, побережья Аляски, войти в Берингов пролив и далее прийти в Охотск. По картам того времени, видимо, этот путь казался короче, чем вдоль арктического побережья России.
Выдающийся гидрограф вице-адмирал А. Нагаев (в 17521762 директор Морского корпуса), будучи в это время главным командиром Кронштадтского порта, составил для экспедиции В. Чичагова «Наставление мореплавателям» для ведения счисления и морской съёмки.
Академик М. В. Ломоносов составил для экспедиции обширную «Примерную инструкцию», в которой предлагалось производить метеорологические и астрономические наблюдения, измерять глубины моря, брать пробы воды, записывать склонения компаса, изучать животный мир, собирать образцы минералов и вести этнографические наблюдения.
Примечательно, что Михаил Васильевич рекомендовал вести корабельные журналы и астрономические наблюдения даже в том случае, когда все три судна пойдут вместе, чтобы затем можно было, сверив их, установить правильность счисления. Он говорил: «Северный океан есть пространное поле, где усугубиться может российская слава» (М. В. Ломоносов умер 4 (15) апреля 1765 года, не дождавшись результатов миссии В. Чичагова, опровергнувших его предположение о возможности прохода Северным путем).