В 1732 Беринг назначен руководителем 2-й Камчатской экспедиции, ее целью было обследование побережий Ледовитого океана, изучение Сибири и Дальнего Востока, исследование севера Тихого океана и плавание к Японии. Перед экспедицией стояла задача — окончательно установить существование пролива или перешейка между двумя континентами. Экспедиция основала Петропавловский острог (1740) (ныне Петропавловск-Камчатский). В 1740 пакетботы "Св. Петр" (командир Беринг) и "Св. Павел" (командир А. И. Чириков) вышли из Охотска после зимовки в Авачинской губе и направились на восток. 20 июня 1741 корабли разошлись и более не встретились. Суда прошли морем, названным впоследствии Беринговым, достигли побережья Аляски. На обратном пути Беринг открыл часть Шумагинских и Алеутских островов. Возвращение было тяжелым, экипажи страдали от недостатка продовольствия и болезней. Сам Беринг тяжело заболел и умер на острове (ныне о. Беринга), рядом с которым "Св. Петр" потерпел крушение. Камчатские экспедиции оставили огромное картографическое наследство. Мореходами было создано более 60 общих и региональных карт. Часть открытий 2-й Камчатской экспедиции отражена в "Атласе Российском" (1746), оказавшем влияние на развитие западноевропейской географии и картографии.