С острова Св. Елены путешественники направились к Азорским островам, где и простояли 17 дней. Следующая остановка была в Портсмуте.
6 сентября 1819 года «Камчатка» бросила якорь на рейде Кронштадта. Первое кругосветное путешествие для Врангеля закончилось.
Покинув «Камчатку», Фердинанд отправился в Эстонию, где навестил родных и встретился с Крузенштерном. Последний рассказал, что в будущем году к берегам Новой Земли предполагается отправить экспедицию под руководством лейтенанта Андрея Петровича Лазарева. Врангель решил вернуться в Петербург и увидеться с Лазаревым, дабы предложить свою кандидатуру в качестве члена экипажа. В Адмиралтейском департаменте Врангель встретил Головнина, который сообщил, что в русских правительственных кругах решен вопрос о посылке экспедиции в составе двух отрядов для поисков и описи земель, существование которых предполагалось к северу от рек Яна и Колыма. Головнин предложил своему бывшему ученику стать начальником одного из отрядов, и Врангель согласился.
Как обычно, Фердинанд Петрович спросил мнение Крузенштерна, и тот посоветовал взять на себя исследование северного побережья России между Колымой и Беринговым проливом. Положение значительной его части не было достоверно известно. На русских картах оно изображалось весьма схематично, на основе старинных документов и преданий, что давало повод к рождению гипотез о существовании перешейка между Азией и Америкой. Крузенштерн считал, что решение этой трудной задачи, которую до сих пор никому не удавалось разгадать, явилось бы важным вкладом в географию северо-востока России.
Врангель усиленно учился и совершенствовал свои знания, но он не представлял и десятой доли того, что могло ждать экспедицию во льдах Ледовитого океана.
Проблема «Северной земли», опись северо-восточных берегов России, окончательное решение вопроса о разделении Азии и Америки и логически вытекающее отсюда доказательство Северного прохода в Тихий океан были важнейшими задачами русских географических исследований, которые впервые в истории отечественной науки приобрели глобальный характер.
Во время подготовки к экспедиции был составлен план работы, и 14 ноября 1819 года он был утвержден Адмиралтейств-коллегией. Планировалось сначала отправить маленькую экспедицию, а затем постепенно увеличить ее состав. Начальником Колымского отряда был назначен Врангель, начальником Янского отряда — Анжу.
Перед Янским отрядом стояла задача описать Новосибирские острова и выяснить, нет ли поблизости «новых земель». Колымскому отряду предстояло заниматься поисками земли, о которой «рассказывали чукчи».
Опись уже известных земель имела второстепенное значение. Эти задачи должен был решать помощник штурмана, а самому Врангелю надлежало ехать по льдам моря к северу до неизвестной земли, находящейся лишь на расстоянии однодневной поездки от этого места.
Врангель и Анжу прибыли в Иркутск, где их ждал известный мореплаватель Годенштром. Сведения, полученные от него, оказались весьма полезны для руководителей отрядов. Годенштром предупредил моряков, что их ждут серьезные трудности, такие, например, как нехватка продовольствия и корма для собак.
Отряды отправились в путешествие 25 июня. Спустя два дня они прибыли в Качуг, где их уже ожидало судно. 28 июня экспедиция отправилась вниз по Лене и 25 июля добралась до Якутска.
Здесь Врангель и Анжу разделились, и в начале августа 1820 года Янская экспедиция во главе с Анжу отправилась в дальнейшее плавание, а Врангель со своим отрядом остался в Якутске, который покинул лишь 12 сентября.
Путешествие было достаточно тяжелым, ибо приходилось ночевать на грязных «почтовых станциях», Фердинанд Врангель чаще всего спал у костра на медвежьей шкуре, накрывшись меховым одеялом. Он так привык к холоду, что даже 20-градусный мороз казался ему «мягкою температурою».
17 сентября судно неожиданно дало течь и стало тонуть. Вдруг Врангель и его спутники заметили небольшой остров и сумели-таки до него добраться. Там команде удалось починить судно, остальную половину реки они пересекли довольно успешно.
Дальнейший путь Врангеля лежал через леса, болота и стремительные реки.
Самой трудной частью пути был переход через Верхоянский горный хребет. По рассказам старожилов, там бывали такие сильные ураганы, что ветром сбрасывало в пропасть и людей, и лошадей. Но путешественникам повезло; они благополучно перешли через горы и спустились в долину реки Яны.