Коллекции Кунсткамеры и зарубежные литературные источники являлись начальной основой для развития научных исследований. Особый интерес представляли материалы о Новой Земле, Шпицбергене; побережье Северного Ледовитого океана и районах европейской части страны.
Период Великих экспедиций (1724–1825)
В первой четверти XVIII в. по инициативе Петра I начался столетний период Великих экспедиций, до которого работала лишь одна Камчатская экспедиция Д. Г. Мессершмидта, собравшая в течение 7 лет обширный материал по бассейнам рек Иртыша, Енисея и Лены. Вторую Камчатскую экспедицию возглавлял И. Г. Гмелин. Работами этой экспедиции была охвачена огромная территория от Урала до Камчатки (1733–1742), но только С. П. Крашенинникову (1736) и Г. В. Стеллеру (1740) удалось достичь берегов Камчатки, где они провели большие исследования.
Морское ведомство организовало Великую Северную экспедицию (1733–1743), которая проложила путь между устьем Печоры и мысом Большой Баранов, охватила исследованиями практически все северное побережье России. В работах экспедиции принимали участие С. Г. Малыгин, Д. Л. Овцин, Д. Я. Лаптев, Ф. А. Минин, В. В. Прончищев и другие офицеры, штурманы и геодезисты под общим командованием В. Беринга. Они внесли и посильный вклад в геологию, собирая коллекции горных пород и минералов. Имена Беринга, Лаптева, Малыгина, Минина, Прончищева, Стерлигова, Челюскина, Чекина и некоторых других участников экспедиции можно найти на карте нашей Родины.
К 40-м годам: XVIII в. со всей силой проявился талант М. В. Ломоносова — первого русского академика, ученого-энцйкло-педиста. Благодаря его научной активности из области естествознания постепенно стала выделяться в самостоятельное направление новая в России наука — геология. Обобщая материалы землепроходцев, а также русских экспедиций, проводя изучение минералов и горных пород, находящихся в Кунсткамере, изучая зарубежную литературу, М. В. Ломоносов создает основу становления теоретических проблем геологии, рудных дел, химии и других наук. Он способствует дальнейшему развитию экспериментальных исследований, экспедиционной деятельности Академии наук.
Вслед за камчатскими последовали экспедиции в районы Сибири (П. С. Паллас, В. Ф. Зуев, И. П. Фальк и др.), европейской части России (П. И. Рачков, И. П. Лепехин, С. Г. Гмелин, Н. Я. Озерецковский и др.). Больших успехов достигли экспедиции под руководством П. С. Палласа, А. А. Мусина-Пушкина, В. М. Севергина и других русских ученых, проводивших исследования на юге и северо-западе европейской части России и в Сибири. Геологическими исследованиями в этот период были охвачены значительные территории с разнообразными природно-географическими и геологическими условиями.