Летом 1803 г. на Кронштадтском рейде находились два парусных шлюпа— «Нева» и «Надежда». На набережной толпились люди, прибывшие из Санкт-Петербурга, дабы повидать суда, которым выпала честь выйти в дальнее путешествие около света под русским флагом. Об этом событии говорили везде. Назывались и имена главы экспедиции его Федоровича помощника и Ивана Крузенштерна и начальника «Невы» Юрия Федоровича Лисянского. Они совместно получали образование Морском кадетском корпусе. Это были отлично образованные, боевые офицеры, участвовавшие в больших морских сражениях; один из них плавал в Америку, второй — в Индию. Экспедиция должна была доставить товары на принадлежавшую тогда России Аляску и завязать торговлю с Китаем и японией.
7 августа 1803 г. суда снялись с якоря. В первый раз в истории русского флота, перейдя экватор, суда обогнули мыс Горн и вышли в Тихий океан. Мореплаватели сделали остановку на Маркизских островах, а от Гавайских островов «Надежда» отправилась: Петропавловску-Камчатскому и после этого в Японию, а «Нева» — к берегам Аляски.
За время плавания Крузенштерн внес большие исправления в географические карты. Он первым начал глубоководные изучения Мирового океана (измерение температуры на различных глубинах, определение удельного веса и солёности воды, направления и скорости течений и т. п.).
И. Ф. Крузенштерн нанес на карту западное побережье Японии, восточный берег и южную часть Сахалина, изучил часть Курильской островной гряды. Обогнув Сахалин с севера, он пробовал пройти на юге между материком и островом, но не смог и позднее ошибочно продемонстрировал на карте, что Сахалин соединен с Азией перешейком.
В сентябре 1805 г. «Надежда» вышла в обратный путь и в Кантоне встретилась с «Невой», которая 16 месяцев плавала раздельно, неся охранную работу у берегов русской Аляски, исследуя острова Ситха, Кадьяк и побережье Америки. Реализовав в Китае вывезенные с Аляски меха и закупив чай, фарфор, шелковые ткани, суда по окончании трех лет плавания — в августе 1806 г. возвратились в Кронштадт.
И. Ф. Крузенштерн не только открыл и совершил съемки многих островов, обрисовал часть северо-западной части береговой полосы Тихого океана, составил первый атлас этого океана, но стал одним из основоположников океанологических изучений. Экспедиция собрала богатые ботанические, зоологические и этнографические коллекции, совершила много астрономических наблюдений. За эти заслуги Академия наук в 1806 г. избрала Крузенштерна своим почетным участником.