26 июля 1803 г. шлюпы «Надежда» и «Нева» покинули Большой Кронштадтский рейд. Посетив по пути Данию, Англию, Канарские острова, Бразилию, они обогнули мыс Горн и вышли в Тихий океан. В тумане корабли потеряли друг друга и к Маркизским островам шли порознь. В пути русские моряки вели обширные научные наблюдения, изучая удельный вес, температуру, прозрачность морской воды, течение, приливы, отливы и другие явления. Результаты этих наблюдений положили начало новой морской науке – океанографии.
От Гавайских островов «Надежда» отправилась на Камчатку, а «Нева» – к берегам Русской Америки. 1 июля она прибыла к острову Кадьяк. Однако долго стоять в гавани острова «Неве» не пришлось. Надо было спешить к острову Ситка, где подстрекаемые американцами индейские племена разграбили и сожгли русскую укрепленную факторию Архангельскую. По сохранившимся воспоминаниям современников отмечалось, что в нападении участвовали не только индейцы, но и американские матросы. Английский капитан Барбер, подоспевший к месту боя и подобравший несколько промышленников и их детей, играл здесь довольно двусмысленную роль. Во всяком случае, говоря о бескорыстном спасении русских, Барбер заявил, что задержит их у себя до тех пор, пока правитель компании «Баранов не возместит всех убытков, понесенных им, как на экстренный и бесполезный для него переход до Кадьяка, так и на продовольствие русских».
«Бескорыстно спасенные» были отпущены после долгого и упорного торга, лишь когда Барбер получил от Баранова 10 тысяч рублей.
Энергичные действия личного состава «Невы» помогли быстро восстановить порядок на острове. На месте сожженной крепости была заложена новая крепость – Ново-Архангельская.
Переход «Невы» к Ситке и стоянка у острова были использованы Лисянским для изучения Ситкинского архипелага.
20 августа 1805 г. «Нева» с грузом мехов вышла в Китай, где встретилась с «Надеждой», которая за это время успела побывать в Японии и на Камчатке. Установить торговые отношения с Японией по вине японского правительства русскому посольству не удалось.
В феврале 1806 г. «Надежда» и «Нева» вышли в обратный путь в Кронштадт. На этот раз их маршрут проходил через Южно-Китайское и Яванское моря, Индийский и Атлантический океаны, Северное и Балтийское моря. В августе 1806 г. оба шлюпа закончили свое историческое плавание.
Плавания «Надежды» и «Невы» положили начало замечательным кругосветным экспедициям первой половины XIX в. Они обогатили географическую науку новыми исследованиями и открытиями в Тихом океане, Японском, Охотском и Беринговом морях. Русские мореплаватели положили начало океанографии, пополнили новыми данными этнографию и другие науки.
В том же 1806 г. шлюп «Нева» вышел к северо-западному побережью Северной Америки. На этот раз его вел лейтенант Л.А. Гагемейстер, позднее совершивший еще два кругосветных плавания. Шлюп «Нева» был первым русским судном, посетившим Австралию.
Через год из Кронштадта в Тихий океан отправилась экспедиция на шлюпе «Диана», возглавляемая лейтенантом В.М. Головниным. Целью ее являлись доставка грузов в Русскую Америку и гидрографическое описание районов плавания. В отличие от «Надежды» и «Невы» «Диана» была построена на отечественной верфи русскими мастерами.
Первоначально намечалось совершить плавание вокруг Южной Америки, но когда шлюп достиг мыса Горн и встретил здесь жестокие штормы, Головнин решил изменить маршрут: пересечь Атлантический океан, обогнуть южную оконечность Африки и идти далее в Русскую Америку через Индийский океан.
20 апреля 1808 г. «Диана» вошла в бухту Саймонстаун, где от командующего английской эскадры русские моряки узнали о начале военных действий между Россией и Англией. Несмотря на официальное разрешение английского правительства проводить исследовательские работы, шлюп был задержан англичанами. «Диану» поставили в глубине бухты между берегом и английскими кораблями на два якоря. Командующий английской эскадрой заявил, что он запросит свое правительство о том, как быть с русским шлюпом.
Шли месяцы. Положение корабля становилось все более тяжелым. Подходили к концу запасы продовольствия, снабжать же шлюп англичане отказались. Впрочем, они соглашались выдавать русским морякам провиант, если последние будут производить ремонт их военных кораблей. Но русские моряки с негодованием отвергли это предложение. Они решили вырваться из плена. Детально изучив направление господствующих в районе бухты Сай-Монстаун ветров, Головнин 16 мая 1809 г. при свежем северо-западном ветре вывел «Диану» в океан.
Доставив грузы в Петропавловск, Головнин занялся исследованием Камчатки, изучил побережье Аляски, описал Алеутские и Шантарские острова, составил карту Курильских островов.