Дмитрий Лаптев в 1736–1739 годах возглавлял отряд на боте «Иркутск». Впервые в истории он провел съемку берега от устья Лены до устья Колымы, составил карты этого побережья на математической основе с ориентиром на астрономические точки.
Начав в 1740 году морской поход на восток от устья Колымы в «Теплое море», то есть в Тихий океан, Дмитрий Лаптев прошел около 80 километров к востоку от устья Колымы. Сплошной лед не позволил плыть дальше. Но отряд все же добрался до тихоокеанского побережья: осенью 1741 года на 45 собачьих упряжках они проехали из Нижне-Колымского острова на реку Анадырь, в поселок Анадырский острог. Перезимовав там и построив две большие лодки, отряд Д. Я. Лаптева спустился вниз по реке Анадырь к морю, составил первую карту реки и ее устья. Были получены достоверные сведения о природных условиях этой части Сибири.
Отряд Харитона Лаптева в эти же годы вел исследования самого северного и наиболее ледовитого участка сибирского побережья. Он первый выявил очертания и размеры огромного полуострова Таймыр. В 1739 году X. П. Лаптев вышел на дубель-шлюпке «Якутск» из устья Лены, повторяя плавание своего предшественника лейтенанта В. В. Прончищева. Ледовая обстановка не позволила отряду Лаптева пройти так же далеко на север, как прошел Прончищев. Зато Лаптев смог более точно выполнить съемку восточного берега Таймыра, уточнил положение замеченных еще Прончищевым прибрежных островов.
Названия, которые Харитон Лаптев дал этим островам, сохраняются до сих пор.
Повернув из-за льда от мыса Фаддея на юг (па мысе моряки сложили из камней двухсаженный знак — гурий, остатки которого сохранились до наших дней), «Якутск» в конце августа вошел в реку Хатангу. В следующем, 1740 году ледовая обстановка сложилась еще более тяжелой. Едва выйдя из Хатангского залива, «Якутск» попал в ледовый плен и вынужден был дрейфовать к северу. На параллели бухты Марии Прончищевой в 30 верстах от берега льды раздавили судно. С большим трудом члены команды добрались по дрейфующим льдам до берега. А потом им еще предстояло проделать 500-километровый путь к своему зимовью на Хатанге.
Потеря судна не остановила исследований. Харитон Лаптев начал вести съемку неизвестных берегов, передвигаясь в собачьих упряжках. В 1741–1742 годах он и его самый деятельный помощник штурман С. И. Челюскин объехали на собаках недоступные с моря и неизвестные доселе северные берега Таймыра.
Кроме официального отчета, X. П. Лаптев оставил «для известия потомкам» интересное географическое и этнографическое описание огромной сильно выдвинутой к северу территории, лежащей в междуречье Енисея и Лены. Впервые была составлена карта полуострова Таймыр. Тогда он еще не носил это название, оно было предложено в 1843 году другим исследователем — А. Ф. Миддендорфом.