Атласов прошел по восточному берегу Пенжинской губы и повернул на восток «через высокую гору» (южная часть Корякского нагорья), к устью одной из рек, впадающих в Олюторский залив Берингова моря, где «ласкою и приветом» обложил ясаком олюторских коряков и привел их под «высоку цареву руку».
Здесь отряд разделился на две партии: Лука Морозко да «30 человек служилых людей да 30 юкагирей» пошли на юг вдоль восточного берега Камчатки, Атласов с другой половиной вернулся к Охотскому морю и двинулся вдоль западного берега полуострова.
Поначалу все шло хорошо – спокойно и мирно, но в одном поселении коряки воспротивились платить ясак, подступили с разных сторон, угрожая оружием. Юкагиры, почувствовав опасную силу, предали казаков и, объединившись с коряками, внезапно напали на отряд. В яростной схватке трое казаков погибло, пятнадцать получили ранения, сам Атласов был многократно ранен.
Отряд, выбрав удобное место, сел в «осад». Атласов послал верного юкагира известить Морозко о случившемся. «И те служилые люди к нам пришли и из осады выручили», – сообщает он о приходе Морозко, который, получив известие, прервал свой поход и поспешил на выручку товарищей.
Соединенный отряд пошел вверх по реке Тигиль до Срединного хребта, перевалил его и проник на реку Камчатку в районе Ключевской сопки. При выходе на реку Камчатку, в устье реки Кануч, в память выхода отряд поставил крест. Этот крест на устье реки Крестовки, как стала впоследствии называться река Кануч, через 40 лет видел исследователь Камчатки Степан Петрович Крашенинников. Он же занес в дневник надпись на кресте: «7205 году, июля 18 дня поставил сей крест пятидесятник Володимер Атласов с товарыщи 65 человек». Это было в 1697 г.
По сообщению Атласова, камчадалы, с которыми он здесь впервые встретился, «одежду носят соболью, и лисью, и оленью, а пушат то платье собаками. А юрты у них зимние земляные, а летние на столбах вышиною от земли сажени по три, намощено досками и покрыто еловым корьем, а ходят в те юрты по лестницам. И юрты от юрт поблизку, а в одном месте юрт ста [сотни] по два и по три и по четыре. А питаются рыбою и зверем; а едят рыбу сырую, мерзлую. А в зиму рыбу запасают сырую: кладут в ямы и засыпают землею, и та рыба изноет. И тое рыбу вынимая, кладут в колоды, наливают водою, и разжегши каменья, кладут в те колоды и воду нагревают, и ту рыбу с той водой размешивают, и пьют. А от тое рыбы исходит смрадный дух… А ружья у них – луки усовые китовые, стрелы каменные и костяные, а железа у них не родится».
Люди Атласова и камчадалы сели в струги и поплыли вниз по Камчатке, долина которой была тогда густо населена: «А как плыли по Камчатке – по обе стороны реки иноземцев гораздо много, посады великие». Через три дня союзники подошли к острогам камчадалов, отказавшихся платить ясак: там стояло более 400 юрт. «И он-де Володимер с служилыми людьми их, камчадалов, громили и небольших людей побили и посады их выжгли».
Собрав сведения о низовьях реки Камчатки, Атласов повернул обратно. За перевалом через Срединный хребет он начал преследовать оленных коряков, которые угнали его оленей, и застиг их у самого Охотского моря.
По западному побережью Камчатки Атласов прошел до реки Ичи и здесь построил острожек. От камчадалов он узнал, что на реке Нане есть пленник, и велел привезти его к себе. Этот пленник, как выяснилось позже, оказался японцем по имени Денбей из города Осаки, попавшим после кораблекрушения на Камчатку.
Атласову удалось найти с ним общий язык. Он разузнал и подробнейшим образом записал множество интересных и чрезвычайно важных для Российского государства сведений.
Петр I, узнав от Атласова о Денбее, дал личное указание быстрее доставить японца в Москву. Через Сибирский приказ была послана в Якутск «наказная память» – инструкция служилым людям, сопровождающим Денбея. Прибывший в конце декабря 1701 г. «иноземец Денбей» – первый японец в Москве – 8 января 1702 г. был представлен Петру в Преображенском. Переводчиков, знавших японский язык, в Москве, конечно, не нашлось, но Денбей, живший среди служилых два года, говорил немного по-русски.
После беседы с японцем в тот же день последовал царский «именной указ», в котором говорилось: «…ево, Денбея, на Москве учить руской грамоте, где прилично, а как он рускому языку и грамоте навыкнет, и ему, Денбею, дать в научении из руских робят человека три или четыре – учить их японскому языку и грамоте… Как он рускому языку и грамоте навыкнет и руских робят своему языку и грамоте научит – и ево отпустить в Японскую землю». Ученики Денбея впоследствии участвовали в Камчатских экспедициях Беринга и Чирикова в качестве переводчиков.