С этого времени и вплоть до самой смерти Берингу выпала нелегкая честь руководить одним из самых замечательных предприятий в истории русской географической науки — Камчатской экспедицией. Мысль о ее организации исходила от самого императора, который мечтал установить морской путь из Архангельска в Тихий океан. Незадолго до своей кончины, в конце 1724 г., Петр I вспомнил, как он сам писал, «.то, о чем мыслил давно и что другие дела предпринять мешали, то есть о дороге через Ледовитое море в Китай и Индию… Не будем ли мы в исследованиях такого пути счастливее голландцев и англичан?..» Однако предварительно предстояло узнать, возможен ли в принципе этот путь, то есть «сошлась ли Америка с Азией» или между материками имеется пролив Для выяснения этого вопроса Петр составил приказ об экспедиции, назначив ее начальником Витуса Беринга. По инструкции, написанной самим императором, Беринг должен был «…на Камчатке или в другом… месте сделать один или два бота с палубами»; на этих ботах плыть «возле земли, которая идет на норд (север)… искать, где оная сошлась с Америкой… и самим побывать на берегу… и, поставя на карту, приезжать сюда».
Огромная сложность всего предприятия заключалось в том, что базой для экспедиции должна была стать Камчатка — страшно далекий и еще совершенно неосвоенный край, окончательно присоединенный к России всего лишь четверть века назад. Путь к Камчатке, протяженностью несколько тысяч верст, лежал сначала посуху через бескрайнюю. Сибирь до Охотска, а потом — морем. Между тем вес грузов, которые предстояло доставить к берегам океана, превышал 10 тысяч пудов. Переезд потребовал огромных финансовых затрат и нечеловеческого напряжения. Отправившись из Петербурга в январе 1725 г., члены экспедиции добирались до полуострова более двух лет. Особенно тяжелым был отрезок пути от Якутска до Охотска, где на протяжении более чем 1000 км экспедиция передвигалась по порожистым рекам и труднопроходимой, почти безлюдной гористой местности. Последнюю часть пути (более 500 км) от устья Юдомы наиболее громоздкие вещи везли на нартах, запряженных людьми. Морозы были жестокие, запасы провизии истощались.
Команда мерзла, голодала; люди ели падаль, грызли кожаные вещи. 15 человек умерли в пути, многие дезертировали.
Только в октябре 1726 г. передовой отряд во главе с Берингом прибыл в Охотск. В этом далеком городке в то время насчитывалось всего с десяток дворов, и для размещения команды пришлось строить избы и сараи, чтобы дотянуть до конца зимы. Еще до прибытия Беринга тут построили шитик «Фортуну». В июне-сентябре 1727 г. экспедиция перебралась на ней на западное побережье Камчатки в Большерецк, откуда значительную часть груза До начала зимы успели переправить в лодках по реке Быстрой в Нижнекамчатск, на восточный берег полуострова Остальное перебросили зимой на собачьих упряжках. Собак отнимали у камчадалов, и многие из них были разоРены и обречены на голод.
В Нижнекамчатске в апреле 1728 г. приступили к постройке бота. Лес возили на собаках, смолу курили из лиственницы. Усердно заготовляли провиант: покупали оленей, ловили рыбу, из морской воды вываривали соль. 8 июня бот был спущен на воду и получил название «Святой Гавриил». Сама экспедиция по сравнению со сложной подготовительной частью выглядела просто морской прогулкой. 14 июля бот вышел в море и двинулся на север вдоль берегов Камчатки. Погода все время стояла ветреная и туманная 12 августа Беринг, не видя ни американского берега, ни поворота на запад чукотского, вызвал к себе в каюту офицеров и спросил их мнение о том, можно ли считать доказанным наличие пролива между Азией и Америкой. Было решено двигаться дальше на север. 16 августа экспедиция достигла широты 67 градусов, то есть находилась уже в Чукотском море. Таким образом было доказано, что между Америкой и Азией существует пролив. Беринг велел повернуть назад и 1 сентября вернулся в Нижнекамчатск. Летом 1729 г. он сделал слабую попытку добраться до американского берега, но из-за сильного тумана и встречного ветра приказал повернуть назад. 24 июля «Святой Гавриил» прибыл в Охотск. Беринг отправился в Петербург, куда прибыл через семь месяцев.
Далеко не все были удовлетворены результатами его экспедиции, поскольку она так и не добралась до Американского континента. Тем не менее, по возвращении в столицу, Беринг получил чин капитан-командора и награду в 1000 рублей. Весной 1730 г. он представил в Адмиралтейств-коллегию и Сенат две докладные записки с отчетом о своем путешествии и предложил план новой большой экспедиции. Оправдывая незначительные, как многим казалось, успехи своего плавания, он справедливо замечал, что одному отряду не под силу разрешить такую трудную и масштабную задачу, как исследование северного морского пути из Европы в Тихий океан. Выполнить ее можно было лишь с привлечением больших средств и большого количества людей.