Вскоре оно вышло из Кронштадта, имея на борту судовую команду и коллектив ученых. Первую зимовку участники экспедиции провели в районе полуострова Таймыр. Там они положили на карту архипелаг Норденшельд, сделали немало географических открытий. Но Толлю не давала покоя Земля Санникова.
После окончания зимовки, когда «Заря» смогла продолжать свой путь, двинулись дальше на север, экспедиция подошла к острову Котельный. Затем от Котельного двинулась севернее, однако никакой земли там не обнаружила. Тогда двинулись к острову Беннетта, но вскоре путь им преградили сплошные льды.
Яхта требовала ремонта, и Толль отдал приказ повернуть в район острова Котельный. Стали на вторую зимовку. Сам же Эдуард Васильевич решился идти пешком по льду на остров Беннетта. С ним пошли астроном Фридрих Зейберг и два проводника.
Как свидетельствует Александр Васильевич Колчак – гидролог в этой экспедиции, – они ушли, везя на нартах две складные байдарки и имея при себе запас продовольствия на два месяца. Спустя 60 суток их должна была забрать «Заря», но шхуна к острову подойти не могла, ледовая обстановка не позволила. Тогда шхуна повернула к материку и стала на прикол в дельте Лены. Многие участники экспедиции вернулись в Санкт-Петербург. Оставшиеся ждали возвращения Толля и его коллег. Но все было напрасно…
В Академии наук решили организовать спасательную экспедицию. Однако еще раз идти к острову Беннетта оказалось не на чем – «Заря» практически развалилась. По Лене ходил единственный пароход «Лена», принадлежавший купчихе, но она запросила за поход такие деньги, которых не было во всей академии. Тогда Колчак предложил весьма рискованный план – снять вельбот с «Зари» и идти на нем до Земли Беннетта. А вельбот, между прочим, – это всего лишь большая шлюпка, которая может идти под парусами и на веслах. А что делать?..
Колчак рискнул и вместе с товарищами добрался до Земли Беннетта, где нашел последнюю стоянку Толля и его письмо «Для ищущих нас». Из послания следовало, что более полугода назад Толль вместе со своими спутниками ушел в сторону материка. Они так и не дошли…
Колчак потом писал, что у них был шанс зазимовать на Беннетте. Но, видимо, Толль был настолько уверен, что его со спутниками заберет «Заря», что они вовремя не запаслись мясом. А когда спохватились, стада оленей уже откочевали. Вероятнее всего, Толль со спутниками в тумане не заметили полыньи, провалились в нее и утонули. Ведь Толль ушел с острова во время полярной ночи и при неблагоприятных для перехода климатических условиях.