Почти перед самой смертью, в конце 1724 г., Петр I вспомнил «…то, о чем мыслил давно и что другие дела предпринять мешали, то есть о дороге через Ледовитое море в Китай и Индию… Не будем ли мы в исследованиях такого пути счастливее голландцев и англичан?…». Подчеркнем — именно «исследованиях», а не «отыскании», т. е. открытии: на географических чертежах начала XVIII в. Чукотка показывалась как полуостров. Следовательно, Петр I и его советники знали о существовании пролива между Азией и Америкой. Немедленно он составил приказ об экспедиции, начальником которой был назначен капитан 1-го ранга, позднее — капитан-командор, Витус Йонссен (он же Иван Иванович) Беринг, выходец из Дании, сорока четырех лет, уже двадцать один год состоявший на русской службе. По секретной инструкции, написанной самим Петром I, Беринг должен был «…на Камчатке или и другим… месте сделать один или два бота с палубами»; на этих ботах плыть «возле земли, которая идет на норд [север]… искать, где оная сошлась с Америкой… и самим побывать на берегу… и, поставя на карту, приезжать сюда».

Какую землю, простирающуюся на север, имел в виду Петр I? По Б.П. Полевому, в распоряжении царя была карта «Камчадалии», составленная в 1722 г. нюрнбергским картографом И.Б. Гоманом (правильнее Хоманом). На ней близ побережья Камчатки нанесен большой массив суши, протягивающийся в северо-западном направлении. Об этой мифической «Земле Жуана-да-Гамы» и писал Петр I. Иными словами, Петр I ставил перед экспедицией В. Беринга задачу достичь этой земли, пройти вдоль ее побережья, выяснить, соединяется ли она с Северной Америкой, и проследить побережье материка к югу до владений европейских государств. Официально же основная задача состояла в разрешении географической проблемы, «оошлася ли Америка с Азией», и открытии важной торговой трассы — Северного морского пути.

Первая Камчатская экспедиция вначале насчитывала 34 человека. Из Петербурга, отправившись в дорогу 24 января 1725 г., — через Сибирь — они два года шли до Охотска на лошадях, пешком, на судах по рекам. Последнюю часть пути (более 500 км) — от устья Юдомы до Охотска — наиболее громоздкие вещи везли на нартах, запряженных людьми. Морозы были жестокие, запасы провизии истощались. Команда мерзла, голодала; люди ели падаль, грызли кожаные вещи. 15 человек умерли в пути, многие дезертировали.

В Охотск передовой отряд во главе с В. Берингом прибыл 1 октября 1726 г. Лишь 6 января 1727 г. туда добралась последняя группа лейтенанта Мартына Петровича Шпанберга, выходца из Дании; она пострадала больше других. В Охотске экспедиции разместиться было негде — пришлось строить избы и сараи, чтобы дотянуть до конца зимы.

Во время многотысячеверстного пути через пространства России лейтенант Алексей Ильич Чириков определил 28 астрономических пунктов, что позволило впервые выявить истинную широтную протяженность Сибири, а следовательно, и северной части Евразии.

В начале сентября 1727 г. на двух небольших судах экспедиция перешла в Большерецк. Оттуда значительную часть груза до начала зимы переправили в Нижнеколымск на ботах (лодках) по pp. Быстрой и Камчатке, а зимой остальное перебросили на собачьих упряжках. Собак отнимали у камчадалов, и многие из них были разорены и обречены на голод.

В Нижнекамчатске к лету 1728 г. закончили постройку бота «Св. Гавриил», на котором 14 июля экспедиция вышла в море. Вместо того, чтобы пройти от Камчатки па юг (это направление в инструкции стояло первым) или на восток, В. Беринг направил судно на север вдоль побережья полуострова (неверно — он сам вскоре признал это — поняв мысль Петра), а затем на северо-восток вдоль материка. В результате заснято более 600 км северной половины восточного берега полуострова, выявлены п-ова Камчатский и Озерной, а также Карагинский залив с одноименным островом (на карте экспедиции эти объекты не названы, а их очертания сильно искажены). Моряки положили на карту также 2500 км береговой линии Северо-Восточной Азии. Вдоль большей части побережья они отметили высокие горы, и летом покрытые снегом, подступающие во многих местах прямо к морю и возвышающиеся над ним подобно стене.

У южного берега Чукотского п-ова 31 июля — 10 августа они открыли залив Креста (вторично — после К. Иванова), бухту Провидения и о. Св. Лаврентия. В. Беринг не стал высаживаться на острове и не подошел к чукотскому побережью, а двинулся к северо-востоку.

Погода стояла ветреная и туманная. Землю на западе моряки усмотрели лишь днем 12 августа. Вечером следующего дня, когда судно находилось у 65^с30' с.ш., т. е. южнее широты мыса Дежнева (66°05), В. Беринг, не видя ни американского берега, пи поворота на запад чукотского, вызвал к себе в каюту А. Чирикова и М. Шпанберга. Он приказал им письменно изложить свое мнение о том, можно ли считать доказанным наличие пролива между Азией и Америкой, следует ли двигаться далее к северу и как далеко.

А. Чириков считал, что нельзя достоверно знать, разделяются ли морем Азия от Америки, если не дойти до устья Колымы или до льдов «…что в Северном море всегда ходят». Он советовал идти «подле земли… до мест, показанных в указе» Петра I. Если же берег будет простираться к северу или начнутся противные ветры, то 25 августа искать место лучше всего «против Чукотского Носу, на земле… [где] имеется лес». Иными словами, Чириков советовал двигаться непременно вдоль побережья, если не помешают льды или оно не повернет к западу, а место для зимовки подыскать на американском берегу, т. е. на Аляске, где, по показаниям чукчей, есть лес и, следовательно, можно заготовить дрова на зиму.

Летом 1977 г. по маршрутам В. Беринга прошли яхты «Родина» и «Россия».

М. Шпанберг предложил из-за позднего времени идти на север до 16 августа, а затем повернуть обратно и зимовать на Камчатке. Беринг решил двигаться далее к северу. Днем 14 августа, когда ненадолго прояснилось, моряки усмотрели на юге землю, очевидно, о. Ратманова, а чуть позже почти на западе — высокие горы (скорее всего мыс Дежнева). 16 августа экспедиция достигла широты 67^с18', а по расчетам А.А. Сопоцко, — 67º24' с.ш. Иными словами, моряки прошли пролив и находились уже в Чукотском море. В Беринговом проливе и (ранее) в Анадырском заливе они выполнили первые измерения глубин — всего 26 промеров. Затем Беринг повернул назад, проявив разумную предусмотрительность. Он официально мотивировал свое решение тем, что сделано все, полагающееся по инструкции, берег далее к северу не простирается, а «к Чукотскому, или Восточному, углу [мысу] земли никакой не подошло». Обратный путь отнял только две недели; по дороге экспедиция открыла в проливе один из островов Диомида. Еще одну зиму провел Беринг в Нижнекамчатске. Летом 1729 г. он сделал слабую попытку достичь американского берега, но 8 июня, через три дня после выхода в море, пройдя в общем на восток чуть больше 200 км, из-за сильного ветра и тумана приказал вернуться. Вскоре, правда, установилась ясная погода, но капитан-командор не изменил своего решения, обогнул с юга Камчатку и 24 июля прибыл в Охотск. Во время этого плавания экспедиция описала южную половину восточного и небольшую часть западного берега полуострова на протяжении более 1000 км между устьями Камчатки и Большой, выявив Камчатский залив и Авачинскую губу. С учетом работ 1728 г. съемка впервые охватила свыше 3,5 тыс. км западного побережья моря, позднее названного Беринговым. 

Через семь месяцев Беринг прибыл в Петербург после пятилетнего отсутствия. Он не разрешил основной задачи, но все же завершил открытие северо-восточного побережья Азии. Итоговую карту плавания он составил вместе с А. Чириковым и мичманом Петром Авраамовичем Чаплиным. Эта карта, высоко оцененная таким специалистом, как Д. Кук, значительно превосходила своих предшественниц по точности и достоверности изображения побережья в тех случаях, когда судно двигалось близ берега. Конечно, карта имела ряд погрешностей. Камчатка, например, сильно укорочена, очень мал Анадырский залив, неверны очертания Чукотского п-ова. Она «не просто оказала влияние на европейскую картографию, а стала прочной основой изображения северо-востока Азии на всех… западноевропейских картах» (Е.Г. Кушнарев).

Судовой журнал, который вели А. Чириков и П. Чаплин («Юрнал бытности в Камчатской экспедиции»), представляет собой важный первоисточник по истории первой в России морской научной экспедиции.