Исследовательскую группу "Рюрика", задачей которой были наблюдения и сбор материалов по биологии, геологии, этнографии и другим наукам, составляли судовой врач, он же естествоиспытатель и энтомолог Иван Иванович Эшшольц, ученые-естествоиспытатели Адельберт фон Шамиссо (он же известный немецкий поэт) и Мартин Вормшельд, а также художник Логин Хорис.
10 января 1815 г. укомплектованная в Ревеле команда брига выступила с обозом из Таллина через Петербург в Або, куда прибыла 7 февраля. Поход в трудных зимних условиях дал возможность Коцебу изучить личные качества каждого подчиненного и по возможности сплотить их в дружный корабельный экипаж.
29 апреля (11 мая) 1815 г. новый корабль спустили со стапеля на воду. Бриг был построен под личным наблюдением молодого командира, который в первую очередь позаботился о создании хороших условий для размещения экипажа. Небольшие размеры судна вообще-то затруднили размещение запасов провизии и снаряжения, но в то же время обеспечивали хорошую маневренность, позволяли плавать вблизи берегов и уменьшали вероятность посадки на мель, что особенно было важно при плавании у неизведанных берегов Северной Америки и в неисследованных коралловых архипелагах Океании.
Бриг "Рюрик" вышел из Кронштадта в кругосветное плавание 18 (30) июля 1815 г. После захода в Копенгаген, где на корабль сели приглашенные участвовать в экспедиции ученые фон Шамиссо и Вормшельд, корабль добрался 5 (17) сентября до Плимута. Оттуда О.Е. Коцебу два раза пытался выйти в море, но из-за юго-западных штормовых ветров возвращался обратно.
Только 23 сентября (5 октября) "Рюрик" вышел в море, зашел на 4 дня на о. Тенерифе (Канарские острова) и 13 (25) ноября 1815 г. в 8 часов вечера впервые пересек экватор. О.Е. Коцебу вспоминал: "Я вознамерился праздновать этот день, для чего уже с утра сделаны были все нужные распоряжения. К вечеру, когда корабль был обмыт и все приведено в порядок, офицеры и матросы оделись по-праздничному и в глубоком торжественном молчании ожидали перехода из одного полушария в другое. Ровно в 8 часов был поднят флаг и Южное полушарие приветствовано восемью пушечными выстрелами; мы поздравляли друг друга и пили лучшее наше вино; матросам был дан хороший пунш. Затем явился Нептун, приветствовал нас с прибытием в Южное полушарие и окрестил каждого, кто в первый раз коснулся экватора. Из всего экипажа только я один не имел надобности подвергаться этому обряду [Коцебу уже пересекал экватор во время кругосветного плавания на шлюпе "Надежда" . – Авт. ]. Веселие было общее и продолжалось до глубокой ночи" [16, с. 42, 43].
Здесь нужно отметить, что О.Е. Коцебу всегда в плавании заботился о матросах. Он старался постоянно помнить о необходимости регулярного отдыха моряков на протяжении их тяжелой морской службы. Причем как командир корабля он не забывал устраивать для них развлечения. Так, при подходе к Южной Америке в 1815 г. на "Рюрике" был поставлен спектакль "Крестьянская свадьба", сочиненный и исполненный самими матросами. Как видим, Коцебу старался использовать и такой вид отдыха как участие моряков в матросской художественной самодеятельности. Вот его слова: "По моему мнению, надо использовать все средства, чтобы сохранить веселость духа у матросов и тем самым помочь им переносить тягости, неразлучные со столь продолжительными путешествиями" [17, с. 248].
После стоянки в бразильском порту на о. Св. Екатерины 16 (28) декабря бриг вышел в океан, чтобы обогнуть мыс Горн. И этот злополучный мыс, как обычно, проверил российских моряков на прочность. В последние дни декабря с юго-запада налетел шторм, который почти непрерывно на протяжении шести суток обрушивался на "Рюрик", пока он следовал между 46‑м и 47‑м градусами ю. ш. В один из штормовых дней в корму брига ударила громадная волна, которая причинила большие повреждения и чуть не сбросила за борт командира, к счастью, он успел ухватиться за бухту троса и лишь на короткое время повис над морской пучиной, но сумел удержаться на палубе. Перила и ограждения на судне были сломаны, самые прочные звенья носового обвода расщеплены, одну из пушек перебросило на противоположный борт, был также поврежден руль.
Смыло за борт ящик с 40 курами. Через поврежденную надстройку вода проникла в каюту командира. К счастью, хронометр и мореходные инструменты не были повреждены, но часть сухарей, хранившихся в помещении под каютой, подмокла и пришла в негодность. Вода попала в крюйт-камеру, подмочив часть пороха.
11(23) января "Рюрик" обогнул мыс Горн и добрался до бухты Консепсьон (Чили), а 30 января (11 февраля) стал на якорь в порту Талькауано, где удалось исправить нанесенные штормом повреждения и запастись провизией и пресной водой.
27 февраля (9марта) "Рюрик" вышел в Тихий океан и направился к значившейся на картах Земле Дэвиса (около 27° ю. ш.). Было установлено, что на самом деле эта земля не существует. Затем бриг направился к о. Пасхи и стал на якорь в Куковой бухте. При попытке высадиться на берег местные жители забросали моряков камнями. Моряки обнаружили, что огромные каменные статуи, о которых сообщали мореплаватели, посетившие остров в ХVIII в., сброшены с пьедесталов и частично разрушены. Это были печальные следы посещения острова американским торговым судном в 1805 г., команда которого ограбила островитян и повредила статуи. Во избежание столкновения с островитянами, возмущенными подобным поведением непрошеных гостей, О.Е. Коцебу отказался от осмотра острова и в тот же день поплыл далее на запад.
Уже 4 (16) апреля на подходе к архипелагу Пуамоту (ныне Туамоту) был обнаружен остров, названный О.Е. Коцебу Сумнительным. Он предположил, что это тот самый остров, который был открыт еще в 1616 г. голландцем Скоутеном и носил наименование Собачий. Вскоре экспедиция открыла в архипелаге Пуамоту необитаемые атоллы, которые были названы в честь Н.П. Румянцева (теперь Tukeu), Г.А. Спиридова (Takanomo), И.Ф. Крузенштерна (Tukaxay), цепь брига "Рюрик" (Apymya) – острова Паллисера и Скоутена и остров Мух.
О.Е. Коцебу не обнаружил ряд указанных на иностранных картах островов и направился к островам Пенрин (Тонгарева), которые в 1788 г. издали увидел англичанин Север. Бриг подошел к островам, и О.Е. Коцебу положил их на карту и завязал с островитянами меновую торговлю.
Далее бриг поплыл на северо-запад, и в северной части Маршалловых островов были открыты два атолла: Суворова (Така) и Кутузова (Утирик), связанные коралловым рифом. Затем командир "Рюрика" повернул на север, и 7 (19) июня бриг вошел в Авачинскую губу.
В Петропавловском порту подводная часть судна была обшита медными листами, оставшимися после разборки шлюпа "Диана", на котором совершил выдающиеся плавания известный российский моряк В.М. Головнин. Борт брига покинули для возвращения в Петербург естествоиспытатель М. Вормшельд и больной лейтенант И.Я. Захарьин.
Около месяца простоял "Рюрик" в Петропавловске-Камчатском и наконец 3 (15) июля направился на север, чтобы приступить к решению главной задачи экспедиции – отысканию морского пути из Берингова моря в Атлантический океан.
О.Е. Коцебу определил координаты северной оконечности о. Беринга (Командорские острова) и высаживался на южной стороне о. Св. Лаврентия. Наконец 18 (30) июля бриг достиг Берингова пролива, и моряки одновременно увидели берега Азии и Америки. В проливе О.Е. Коцебу допустил ошибку, посчитав о. Ратманова третьим в группе островов Диомида, и потому принял его за вновь открытый остров. В действительности острова Диомида (Гвоздева) состоят только из двух островов: Ратманова и Крузенштерна и скалы Фэруэй.
Следуя вдоль побережья Аляски на северо-восток, О.Е. Коцебу описал небольшую бухту (получила название по фамилии старшего офицера брига Г.С. Шишмарева) с островом перед ней, названным в честь знаменитого адмирала-гидрографа Г.А. Сарычева. 20 июля (1 августа) бриг достиг обширного залива, восточные берега которого скрывались из виду. Это был звездный час командира брига "Рюрик". Первой мыслью моряка была: "Не является ли этот залив началом водного прохода на восток?" Бриг вошел в залив, и вскоре О.Е. Коцебу убедился, что из него нет прохода ни на север, ни на восток. Правда, плававшие в этом районе лет на 40 раньше Коцебу английские мореплаватели Кук и Клерк совсем не заметили этого залива.
О.Е. Коцебу прекрасно понимал значение открытия такого большого залива. По его словам, залив этот "должен со временем доставить значительные выгоды для торговли пушными товарами, которыми изобилует эта страна. Мы сами могли бы возвратиться с богатым грузом, если бы торг входил в число наших занятий" [17, с. 249].
Путешественники высаживались на берега залива и прибрежные острова. Местные эскимосы приняли русских моряков достаточно дружелюбно, хотя и не понимали переводчика-алеута, взятого на "Рюрик" в Петропавловске. Были описаны побережье залива, который получил название залива Коцебу, а также о. Шамиссо и бухта Эшшольца, названные в честь ученых экспедиции. Именно на берегах залива Коцебу И.И. Эшшольц обнаружил так называемые ледяные горы, т. е. впервые в истории естествознания был открыт ископаемый лед, выступающий из земли как бы в виде горной породы. А кроме того, в ископаемом льду был найден бивень мамонта.