Приобретение судов и их снаряжение, а также организацию зимовочной базы поручили провести Архангелогородской конторе над портом, которой командовал капитан порта капитан–командор Петр Авраамович Чаплин, участвовавший еще в 1-й Камчатской экспедиции Беринга 1727–1729 гг.
В июне императрица, которая вникала во многие подробности подготовки к экспедиции, сообщила Адмиралтейств–коллегии о том, что «буде Коллегия рассудит, что способнее и более успеху ожидать можно от начатия северной кампании предбудущего году [т. е. в следующем году], то на это я согласна» [2, с. 314].
После этого Коллегия решила в связи с новыми сроками начала экспедиции построить для нее новые суда. Строительство новых судов, пригодных для плавания во льдах, было поручено корабельному мастеру англичанину Джеймсу Лембе (James Lambe), который был отправлен в Архангельск.
Одно судно длиною в 90 футов (27,5 м) и два судна длиною по 72 фута (25 м) были построены и спущены на воду 1 августа 1764 г. В трюмы судов в качестве балласта было загружено 4500 пудов (72 тонны) железа.
Суда экспедиции были построены довольно прочно по меркам того времени, с расчетом плавания во льдах. Подводные части корпусов поверх обшивки обили сосновыми досками в качестве дополнительной второй обшивки — ледовой защиты.
10 июня 1764 г. Адмиралтейств–коллегия окончательно решила вопрос о назначении начальника экспедиции и одновременно командира флагманского судна. Им был определен недавно вернувшийся из плавания в Англию капитан 1-го ранга Василий Яковлевич Чичагов (1726–1809). Командирами двух меньших экспедиционных судов назначили капитан–лейтенантов Никифора Панова и Василия Бабаева (1725–1783).
Василий Яковлевич Чичагов был опытным моряком, сведущим в морском деле. В апреле 1742 г. он поступил на службу во флот гардемарином, плавал на кораблях Балтийского флота, а в 1757 г. уже выполнял важную секретную миссию в проливе Зунд у берегов Дании и Швеции, командуя фрегатом «Св. Михаил». В марте 1758 г. за примерную службу он был произведен в капитан–лейтенанты, а через 6 лет в капитаны 1-го ранга и назначен командиром корабля «Ревель».
Его сын адмирал Павел Васильевич Чичагов в своих записках так писал про отца: «Он оказал успехи, замеченные сначала его товарищами, а впоследствии и правительством. Поэтому‑то императрица, намеревавшаяся в начале своего царствования снарядить экспедицию к Северному полюсу для открытий, и возложила на него начальствование над нею». Родственник Павла Васильевича Чичагова Леонид Чичагов писал о Василии Яковлевиче: «Он должен был силою ума, так сказать головой, пробивать себе дорогу, не имея к тому никаких иных средств». В более раннем сообщении о Василии Чичагове сказано: «Соединял он осторожность и быстрое соображение, умел пользоваться случаем» [2, с. 316]. Эти качества совсем не лишние для полярного капитана.
Капитан–лейтенанту Василию Бабаеву в 1764 г. исполнилось 39 лет. 20 из них он прослужил во флоте. Он неоднократно плавал по Баренцеву морю, в том числе из Ревеля в Архангельск на пинке (военном транспорте) «Лапоминк» под командованием известного исследователя Арктики Дмитрия Овцына. В 1756 г. на 80 пушечном корабле «Св. Николай» под командованием другого участника Великой Северной экспедиции 1733–1745 гг. Дмитрия Лаптева он посетил о. Готланд. В 1759–1761 гг., будучи лейтенантом, В. Бабаев командовал бомбардирским кораблем «Самсон» и отличился в войне с Пруссией при боях под крепостью Кольберг (ныне Колобжег). За храбрость и отличную службу в апреле 1762 г. ему был присвоен чин капитан–лейтенанта.
Никифор Панов к 1764 г. уже два года был капитан–лейтенантом. Позади была многолетняя служба во флоте и опыт командования кораблем «Нептунус».
С назначением в состав секретной экспедиции в Северный океан В. Я. Чичагов получил чин капитана бригадирского ранга, а Бабаев и Панов стали капитанами 2-го ранга.
Помощниками командиров экспедиционных судов назначили лейтенантов Петра Бурноволокова, Федора Озерова и Петра Пояркова. П. Бурноволоков поступил на службу во флот еще юношей в 1749 г. и не раз совершал морские походы из Архангельска в Кронштадт и обратно. Ф. Озеров в 1755–1761 гг. находился в кампаниях в Балтийском море, участвовал в Кольбергской экспедиции и сделал переход из Архангельска в Кронштадт. П. М. Поярков имел за плечами 11 лет службы во флоте. В 1757–1760 гг. он ходил на пинке «Кола» из Кронштадта в Архангельск, затем еще дважды плавал в арктических водах. Так же тщательно для экспедиции подобрали унтер–офицеров, особенно штурманов и подштурманов.