Второе кругосветное плавание Джеймса Кука проходило в 1772—1775 годах и было организовано британским правительством по рекомендации Королевского общества. Его целью было обогнуть земной шар как можно южнее, чтобы окончательно определить, существует ли большой южный материк (Terra Australis). Под командованием Джеймса Кука находились два корабля, Resolution и Adventure. Первый из них трижды пересекал Южный Полярный круг. Дальше всего он заплыл 3 февраля 1774 года, достигнув 71°10' южной широты при 106°54' западной долготы.
Кроме того, Кук предпринял серию плаваний по Тихому океану, в конце концов доказав, что в умеренных широтах нет Terra Australis. Он посетил остров Пасхи, Маркизские острова, Таити, острова Общества, Ниуэ, острова Тонга, Новые Гебриды, Новую Каледонию, остров Норфолк, остров Пальмерстон, Южные Сандвичевы острова и Южную Георгию, многие из которых были названы именно им. Кук доказал, что Terra Australis Incognita — миф, и предсказал, что за ледяным барьером скрывается Антарктида.
Вторая экспедиция Кука (1772—1775) была связана с географическими и политическими проблемами, поставленными на повестку дня на начальном этапе европейской экспансии в моря южного полушария. Французы в это время проявляли большую активность в южных морях. По крайней мере, четыре французские экспедиции были посланы в конце шестидесятых годов на поиски Южного материка. Они связаны с именами Бугенвиля, Сюрвиля, Мариона-Дюфрена, Кергелена. Инициатива исходила, в том числе, от французской Ост-Индской компании, именно она снарядила экспедицию Сюрвиля, также как в первой половине XVIII века — экспедицию Буве, о которой упоминает Кук. О результатах этих французских экспедиций (кроме экспедиции Бугенвиля) в Лондоне ещё не знали, что добавляло беспокойства. Решено было послать два корабля (французы посылали по 2—3 корабля вместе) и поставить во главе новой экспедиции капитана Кука, успехи которого произвели огромное впечатление в Англии. Адмиралтейство так спешило с этим делом, что Куку дали после составления им подробного отчёта о первом путешествии только три недели отдыха (в декабре 1771 года) — после трёхлетнего плавания.
Безусловно, Королевское общество также приложило к этому руку — оно считалось полуправительственной организацией и представляло собой мощную силу в обществе; ведущие географы того времени, в особенности Александер Далримпл, продолжали верить в идею большого Южного материка, пригодного для колонизации.