Значит, Санников не ошибался, когда говорил о землях к северо-востоку от островов Фаддеевского и Новой Сибири. «Теперь, когда сомнения в правдивости Санникова устранены, благодаря открытиям экспедиции “Жаннетты”, следовало бы вновь нанести пунктир на соответствующее место и написать на нем “Земля Санникова”», — писал Григорьев. Место же это находится на Северо-западе от северной оконечности острова Котельный.
В 1885 году на Новосибирские острова отправилась научная экспедиция, в состав которой входил талантливый русский ученый Эдуард Васильевич Толль. Стоя на северном берегу острова Котельный 13 августа 1886 года, Толль увидел «ясные контуры четырех столовых гор с прилегающим к ним на востоке низким остроконечием». Земля видна была столь четко, что Толль определил расстояние до нее в 150 километров к пришел к выводу, что она подобна гористым островам Земли Франца-Иосифа, базальтам острова Беннета и столбам мыса Святой Нос на материке, если смотреть на них с острова Большой Ляховскйй.
В 1893 году Толль вновь прибывает на Новосибирские острова. Охотники на песцов и собиратели мамонтовой кости говорили ему, что «на севере видна неизвестная земля» с острова Котельный. «Мой проводник Джегерли, семь раз проводивший лето на островах и видевший несколько лет подряд загадочную землю, на вопрос мой: “Хочешь ли достигнуть этой дальней цели?” — дал мне следующий ответ: “Раз наступить — и умереть!”» — писал Толль. Умереть, к сожалению, пришлось самому Толлю, так и не ступив на почву столь страстно отыскиваемой им Земли Санникова.
В 1898 году Толль представил в Академию наук план экспедиции, главной целью которой было открытие таинственной земли. «В светлый летний день, — писал он, — видно с северного мыса острова Котельный (76 градусов северной широты) четыре горы, которые едва поднимаются над северным горизонтом, — это Земля Санникова, еще никогда и никем не посещенная суша!» В 1900 году на ее поиски отправляется экспедиция под началом Толля. В два часа дня 21 июня от 17-й линии Васильевского острова отчаливает судно «Заря», на борту которого находится 19 человек и запас продовольствия на три года. «Экспедиция, которую я так долго подготовлял, началась! — записал в тот день Толль в дневник. — Началась? Разве это подходящее слово? Когда же было начало? Было ли оно в 1886 году, когда я видел Землю Санникова, или в 1893 году, когда я на Новосибирском острове Котельном, мечтая о Земле Санникова, собирался отдаться своему желанию и достичь этой земли на собачьих упряжках? Было ли начало после первого опубликования моего плана в 1896 году, или когда я с судна “Ермак” подал рапорт великому князю Константину? Когда же было начало?»
Летом «Заря» перешла через Югорский Шэр и осенью того же 1900 года зазимовала на берегах Таймыра. Земля Санникова оставалась тайною, и в дневниках Толль то и дело возвращался к ней, досадуя на Анжу, который всего лишь десяток миль прошел по оленным следам, которые вели от острова Фаддеевского на север, очевидно, к какому-то острову (правда, местные жители говорили, что олени ищут на льду соль, а не идут к неведомой земле). Только в августе 1901 года «Заря» смогла взять курс к Новосибирским островам. Дойдя почти до 80-го градуса северной широты, судно было вынуждено повернуть к югу из-за непроходимых льдов. В районе предполагаемой Земли Санникова царили туманы. «Малые глубины говорят о близости земли, — записывал Толль в дневнике, — но до настоящего времени ее не видно». Туман становится все более плотным, и Толль решает, что «можно было десять раз пройти мимо Земли Санникова, не заметив ее», ибо «как будто злой полярный волшебник дразнил нас».
Экспедиция проводит вторую зимовку, на сей раз на острове Котельный, с которого видел землю Яков Санников. Ранней весной 1902 года, когда «Заря» находилась еще в ледовом плену, решено было разделиться на две партии. Три члена экпедиции направились на остров Новая Сибирь, а сам Толль с астрономом Зеебергом и промышленниками Василием Гороховым и Николаем Дьяконовым отправились по маршруту Остров Котельный — остров Фаддеевский — мыс Высокий (на острове Новая Сибирь) — остров Беннета. Осенью 1902 года «Заря» должна была подойти сначала к Новой Сибири, а затем к острову Беннета и взять на борт обе партии исследователей. Но льды не позволили судну подойти ни к Новой Сибири, ни к острову Беннета, и «Заря» из-за недостатка угля изменила маршрут, отправившись в бухту Тикси (в ту пору совершенно безлюдную).