Через всю великую Россию, Сибирь шли ее участники, пока два года спустя после выхода из Петербурга не добрались до Охотска. В июле 1728 года бот «Святой Гавриил» вышел из устья реки Камчатки и отправился на северо-восток. Сначала были обнаружены залив Креста и бухта Провидения в Анадырском заливе. После месячного плавания в проливе, позднее названном Беринговым, обнаружен был остров Святого Лаврентия. А вскоре земля из виду была потеряна. Ни поворота азиатского берега к западу, ни берега Америки Беринг не увидел. На совете мнения разделились. Лейтенант Чириков считал, что нужно плыть до устья Колымы или до льдов, «понеже известно, что в Северном море всегда ходят льды», а затем стать на зимовку. Однако победила другая точка зрения: поворачивать назад, ибо «к Чукотскому или Восточному углу земли никакой не подошло».
Обратный путь в Нижне-Камчатск экспедиция сделала быстро — за две недели. Перезимовав в Нижне-Камчатске, Беринг сделал еще одну попытку достичь Америки, но вскоре повернул на юг из-за ветров и туманов, обогнул Камчатку с юга, а затем завершил экспедицию в Охотске.
Каковы же были ее итоги? «При анализе научных итогов экспедиции необходимо исходить из того, была ли достигнута главная цель, — пишет ленинградский исследователь Е. Г. Кушнарев в книге “В поисках пролива”. — Из всего изложенного явствует, что моряки не до конца решили свою основную задачу — не привезли неопровержимых доказательств существования пролива между Азией и Америкой». И тем не менее, говоря словами того же автора, эта первая в России крупная научная морская экспедиция, «использовавшая опыт отважных русских землепроходцев и мореходов, сыграла важную роль в дальнейшем исследовании и освоении Дальнего Востока, северной части Тихого океана, а затем и Северо-Западной Америки».
Уже в ходе экспедиции Беринга была организована и послана экспедиция под командованием Шестакова. Затем Шестаков принял от Беринга продовольствие и корабли, после того как сам Беринг отправился в Петербург докладывать об итогах экспедиции. «Наследники Беринга» завершили открытие Берингова пролива. В 1732 году Иван Федоров и Михаил Гвоздев побывали на азиатском берегу пролива, завершили открытие островов Диомида и видели юрты на берегу северо-западной оконечности Америки.
Иван Федоров умер от цинги в феврале 1733 года. Его дневник с подробными записями был найден спустя восемь лет, и по нему была составлена первая карта Берингова пролива. На ней четко показана Чукотка на Востоке, «Большая земля» на западе и «о. св. Диомида» в проливе, разделяющем Азиатский материк и «Большую землю».