По мере того как «Таймыр» и «Вайгач» все ближе продвигались к неизвестной суше, вид ее берегов становился внушительнее. Горы круто спускались к морю. Полосы свободной ото льда воды тянулись далеко на север. Доктор Старокадомский, в числе первых увидевший эту землю, вспоминал много лет спустя: «Прибрежная часть острова оказалась низменной, покрытой галькой. Местами встречался мох бурого цвета. Горы, сплошь усеявшие берег обломками скал, находились здесь примерно в одном километре от моря... Никаких животных не встретили, хотя видели следы оленей, песцов и белых медведей».
Вначале открытую землю приняли за обычный остров. Но когда попытались обогнуть его, пройдя берегом более сотни миль, оконечности не увидели. На второй день Вилькицкий принял решение выслать на берег исследователей. В их числе был и Жохов. Произвести тщательное обследование не было времени: надвигалась полярная зима, и дорог был каждый погожий день. На месте наблюдений — 80° 04" северной широты и 97° 12" восточной долготы — из обломков камней соорудили астрономический пункт — гурий, подняли русский флаг. Общие береговые контуры положили на карту. «В поисках Великого Северного пути из Тихого океана в Атлантический,— говорилось в приказе по экспедиции,— нам удалось достигнуть мест, где еще не бывал человек, и открыть земли, о которых никто и не думал. Мы установили, что вода на север от мыса Челюскин не широкий океан, как его считали раньше, а узкий пролив». Ныне он носит имя начальника экспедиции Б. А. Вилькицкого. Так была открыта Северная Земля, оказавшаяся, как выяснилось впоследствии, огромным, состоящим из четырех крупных и ряда мелких островов архипелагом. Это было крупнейшим географическим открытием нашего столетия.
В планы экспедиции не входило продвижение далеко на север, тем более что впереди вставали непроходимые ледяные горы. «Таймыр» и «Вайгач» спустились к югу и легли на обратный курс. По пути предусматривалась высадка на остров Беннетта. Здесь необходимо было снять геологическую коллекцию Э. В. Толля, оставленную выдающимся отечественным ученым, исследовавшим этот остров в поисках Земли Санникова. В июле 1902 года после двух зимовок во льдах парусно-моторной шхуны «Заря», на которой совершалась экспедиция, Толль отправился по льду на остров Беннетта с тремя спутниками. Повернув затем с острова на юг, все они бесследно исчезли. И вот, десятилетие спустя, путешественникам предстояло пройти по последнему следу отважного русского первопроходца.
18 сентября Жохов вместе со Старокадомским и группой матросов с обоих кораблей высадились на острове Беннетта. Через много лет Старокадомский напишет: «Спускались густые сумерки. Мы все же принялись за поиски коллекций. Лейтенант Жохов и я одновременно нашли в противоположных концах долины по два ящика — они стояли попарно — с геологическими образцами. Кроме ящиков, мы обнаружили еще небольшую корзину из дранок, также наполненную образцами горных пород. Неподалеку от нее лежали два полуметровых куска бивней мамонта». Отдавая дань уважения мужеству и отваге смелых исследователей, экспедиция установила в их честь деревянный крест на острове. На медной дощечке были выбиты слова: «Памяти погибших в 1902 году начальника экспедиции Эдуарда Толля, астронома Фридриха Зеберга, проводников Василия Горохова и Николая Протодьякова. Гидрографическая экспедиция Северного Ледовитого океана. 5 сентября 1913 г.».
Завершив опись Беннетта, путешественники двинулись дальше.
25 ноября «Таймыр» и «Вайгач» благополучно прибыли во Владивосток.
Известие об открытии крупнейшего арктического архипелага к северу от мыса Челюскин произвело огромное впечатление. О нем писали все отечественные и зарубежные газеты. Результаты научной экспедиции превзошли все ожидания. Достаточно сказать, что на карту было положено более чем тысячекилометровое арктическое побережье, не говоря об огромном объеме произведенных астрофизических и гидрографических работ. За эту экспедицию ряд офицеров-гидрографов, ее участников, получили награды. Жохов в этом плавании вел наблюдения за течениями. После экспедиции молодой гидрограф был назначен старшим офицером «Таймыра» и одновременно помощником начальника экспедиции. Его избрали также в состав обер-офицерского суда чести Владивостокского порта. И все-таки Алексей Жохов, как, впрочем, и большинство офицеров экспедиции, не был удовлетворен итогами 1913 года. Сквозное плавание через Ледовитый океан все еще оставалось неосуществленной мечтой...