Беринг и Чириков на 2-х судах должны были плыть к американским берегам, а Шпанбергу на 3-х судах поручалось искать пути в Японию.
Деятельность экспедиции проходила в интенсивном режиме, в новых и труднейших условиях Крайнего Севера и Северо-Востока Азии, что не могло не обусловить как выдающихся достижений, так и ряда драматических и трагических событий.
Начавшие действовать первыми, в 1734 г. вышли из Архангельска кочи «Экспедицион» и «Обь» с задачей найти морской проход к устью Оби. Однако за два летних плавания отряд не смог продвинуться на Восток далее о-ва Белый, и командовавшие С. В. Муравьев и М. С. Павлов были отстранены решением Адмиралтейств-коллегии. Сменивший их в руководстве отрядом С. Г. Малыгин на коче «Экспедицион» и 2-х ботах сумел достичь лишь западного побережья Ямала, где встретил сплошные льды и возвратился на зимовку.
Только в 1737 г. отряд возобновил плавание, в августе достиг прохода в Обскую губу из пролива между островами Ямал и Белый (ныне прол. Малыгина) и, поднявшись по Оби, 2 октября прибыл в Березов. В результате 6-летней деятельности этого (Обско-Двинского) отряда были составлены карты юго-восточной части Баренцева моря и приобской части Карского моря.
В январе 1734 г. в Тобольске была построена 24-весельная дупель-шлюпка «Тобол», на которой под командованием Д. Л. Овцына в мае начались плавания Обь-Енисейского отряда. Напомним читателю – дупель или дубель-шлюпка – это был небольшой русский парусно-гребной военный корабль, предназначенный для действия у берегов, в лиманах и на реках. Длина дубель-шлюпки составляла 20–25 м, ширина – б м, осадка – 2 м. Судно имело палубу, 1 мачту и до 20 или более пар весел. Согласно МЭС, в задачу отряда Овцына входило исследование берега между рр. Обь и Енисей. Три похода 1734—36 гг. не увенчались успехом. Из-за мощных льдов в Обской губе отряд вернулся в Тобольск. По приказу Адмиралтейств-коллегии было построено новое судно-бот «Обь-Почтальон», которое в июне
1737 г. прибыло в Обдорск (ныне Салехард), где зимовал отряд. Командиром стал Овцын. В августе 1737 г. на 2 судах по свободному ото льдов морю отряду удалось достичь Енисейского залива, выполнив свою задачу. Овцын передал бот «Обь-Почтальон» Ф. А. Минину и поручил ему составить опись берегов от Енисейского залива до Хатанги вокруг п-ова Таймыр. Самого Овцына в
1738 г. вызвали в Петербург в Адмиралтейств-коллегию для доклада об успехах экспедиции. Здесь по доносу он был арестован за дружеские отношения с опальными князьями Долгорукими, осужден, разжалован в матросы и под конвоем препровожден в Охотск к В. И. Берингу. В 1741 г. вместе с Берингом плавал на судне «Святой Петр» к северо-западным берегам Америки, зимовал на Командорских островах. В 1742 г. ему вернули офицерское звание.
Именем Овцына названы мыс п-ова Таймыр и пролив между о-вами Олений и Сибирякова.
Тем временем Федор Минин (которому Овцын передал «Обь-Почтальон» для продолжения исследований) в период с 1738 по 1743 гг. неоднократно, но безуспешно пытался пройти к устью Хатанги морем, так как препятствовали этому сплошные льды. Дойти удалось лишь до мыса на 73° 14′ северной широты.
Помощник Минина Дмитрий Васильевич Стерлегов прошел от Туруханска по Енисею, затем вдоль морского берега на Восток до 75°20′ с. ш., сделал съемку западного берега п-ова Таймыр. В 1738–1739 гг., когда экспедиция, обследовавшая Тазовскую губу, из-за тяжелых льдов вернулась в Обдорск на зимовку, Стерлегов и геодезист Выходцев остались продолжать исследования на ялботе. При проведении исследований ялбот был зажат льдами, раздавлен и затонул. Стерлегов и Выходцев много дней шли по тундре пока не достигли обжитых мест. Именем Стерлегова назван мыс на п-ове Таймыр.
Следующим этапом летом 1735 г. начали работу одновременно два отряда – Западный (Ленско-Хатангский) и Восточный (Восточно-Ленский), которые должны были описать морской берег от Таймыра на Восток до Чукотки. Для Западного отряда в Якутске была построена дупель-шлюпка «Якутск», а для Восточного отряда – бот «Иркутск».
Западный отряд возглавил Василий Васильевич Прончищев, окончивший в 1718 г. Московскую школу математических и навигационных наук. 25 августа 1735 г. «Якутск», выполнив первую инструментальную съемку р. Лена от Якутска до устья, достиг устья р. Оленек, где встал на зимовку в связи с обнаружившейся течью. В августе 1736 г. плавание было возобновлено, достигли Хатангского залива, затем судно направилось вдоль восточного берега Таймыра. Здесь была открыта группа островов Самуила (впоследствии получившая название о-вов Комсомольской Правды), впервые проведена инструментальная съемка морского берега от устья Лены до мыса Фаддея. Плавание оказалось очень тяжелым, Прончищев решил возвращаться и при возвращении 29 августа умер, командование принял С. И. Челюскин, который 2 сентября довел судно до устья р. Оленек. Через несколько дней умерла и жена Прончищева Татьяна, согласно МЭС, первая женщина – полярный исследователь Арктики. Именем Прончищева названы часть восточного берега п-ова Таймыр и мыс на его северо-восточном берегу, а также кряж между устьями рек Оленек и Анабар. Именем Татьяны Прончищевой названа бухта моря Лаптевых (у берега Прончищева). Они были похоронены вместе у мыса Тумуль в устье р. Оленек.