Как это ни удивительно, но интерес к Калифорнии и землям, расположенным севернее ее рубежей, возник в Мадриде после того, как там с весьма большим опозданием узнали об открытиях Беринга и Чирикова. Педро де Лухан-и-Гонгора, маркиз Альмадовар, посол Испании в Петербурге, доносил в 1761-1762 годах, будто Беринг и Чириков доходили до 45 ° с. ш. Сменивший Альмадовара Альваро де Нава, маркиз Эррериа, огорчил испанский королевский двор известием о большой русской экспедиции, отправляемой к северо-западным берегам Америки. Реляции Эррерии посылались в 1764-1767 годах, когда велась подготовка экспедиции Чичагова и Креницына - Левашева. Правда, маркиз рапортовал, что во главе снаряжаемой русской экспедиции стоит Чириков, хотя этот мореплаватель умер в 1748 году.
Еще большую активность по части реляций о русской опасности проявил преемник Эррерии Франсиско Антонио Ласи. У Ласи был тайный осведомитель в одном из петербургских ведомств, и через него Ласи получил копии сверхсекретных документов об экспедиции Креницына и русских плаваниях к Алеутским островам. В мае 1773 года Ласи переслал в Мадрид карту Г. Ф. Миллера 1758 года. Из Мадрида ее немедленно переправили вице-королю Мексики Антонио Марии Букарели-и-Урсуа.
Все эти тревожные донесения вызвали ответные меры. В период между 1769 и 1776 годами возникла сеть испанских католических миссий на еще не освоенной испанцами территории нынешнего штата Калифорния. Одна из таких миссий была прародительницей города Сан-Франциско.
А после получения карты Г. Ф. Миллера Букарели срочно организовал экспедицию к северо-западным берегам Северной Америки. Эта экспедиция под командой Хуана Переса в 1774 году вышла из мексиканской гавани Сан-Блас и достигла 54° 30' с. ш. На обратном пути Перес открыл на острове Ванкувер (остров этот он счел побережьем материка) бухту Нутку, в которой четыре года спустя побывал Кук.
В 1775 году из Сан-Бласа отправились на север два корабля. Командир одного из них, выдающийся испанский мореплаватель Хуан Франсиско Бодега-и-Куадра, достиг мест, лежащих на 58° с. ш., и вступил в воды залива Аляска. В Англии в 1776 году появилось сообщение о том, что в 1774 году (на самом деле в 1775 году) испанцы прошли вдоль северо-западных берегов Северной Америки до 58° 20' с. ш., открыв по пути много превосходных гаваней. Кук вернулся в Англию как нельзя более кстати. 30 июля он сошел на британский берег, а 17 августа началась подготовка к новому плаванию.
"Резолюшн" ремонтировался в Дептфорде, а в начале января 1776 года Кук приобрел для новой экспедиции второй корабль, "угольщик" "Дилидженс" водоизмещением в 300 тонн. Этот корабль получил новое название - "Дискавери" ("Открытие").
14 февраля 1776 года Кук был назначен командиром снаряжаемой экспедиции. В тот же день он отправил письмо в Уитби Джону Уокеру. Кук признавался, что он очень рад только что состоявшемуся назначению, ибо тихой жизни в отставке он предпочитает опасное плавание.
Команды кораблей были подобраны главой экспедиции. У командира "Дискавери", тридцатичетырехлетнего лейтенанта Чарльза Клерка, был опыт двух кругосветных плаваний. К сожалению, он издавна болел чахоткой, и эта болезнь обострилась после того, как ему пришлось принять на себя командование экспедицией.
Первым помощником Кука на "Резолюшн" был лейтенант Гор, участник трех кругосветных плаваний, причем одно из них он совершил в качестве третьего помощника Кука на "Индевре".
В отличие от Клерка и Гора второй помощник Кука на "Резолюшн", Джемс Кинг, был новичком. Этот двадцатишестилетний моряк получил, однако, отличную астрономическую подготовку в Оксфорде и Париже. Кинг был человеком необыкновенно обаятельным и гуманным. Он владел пером и стал "историографом" третьей экспедиции.
На "Дискавери" первым помощником Клерка был Джемс Барни, который участвовал во втором плавании в качестве мидшипмена и превосходно зарекомендовал себя в этой экспедиции.
Штурман третьей экспедиции Уильям Блай был отличным геодезистом и картографом, но отличался злобным и тяжелым нравом. Он был инициатором жестоких расправ с мирными островитянами. В историю он вошел спустя несколько лет после завершения третьей экспедиции. Командуя бригом "Баунти", он довел экипаж до открытого бунта. Матросы посадили Блая и группу его сторонников в шлюпку и оставили в открытом море, а сами поселились на необитаемом острове Питкерн.
Преемниками Бенкса и Форстеров стали хирург экспедиции Уильям Андерсон и его помощник Дэвид Самвелл. Швейцарец Иоганн Вебер зачислен был в экспедицию как художник.