Путь экспедиции Двинско-Обского отряда проходил западнее маршрутов всех других отрядов[2]. Его задачей были описание северного побережья территории Российской империи от Белого моря до устья Оби, вдоль которого проходили морские пути, проложенные поморами.
Летом 1734 года два коча «Экспедицион» и «Обь» под командованием С. В. Муравьёва вышли из устья реки Северная Двина[3]. Судном «Обь» командовал его помощник — М. Павлов. Через пролив Югорский Шар они вышли из Белого и Баренцева морей в Карское море к островам у западного берега полуострова Ямал — островам Шараповым Кошкам[4]. Вдоль берега Ямала С. В. Муравьёв и его команда пытались обогнуть этот остров с севера, но смогли достичь только 72°04' с. ш. Членам экспедиции удалось произвести съёмку обоих берегов Югорского Шара, частей Байдарацкой губы Карского моря и западного побережья полуострова Ямал.
В 1734 году руководителем экспедиции Двинско-Обского отряда был назначен лейтенант Степан Воинович Муравьёв[3]. В июне 1736 года на основании жалоб местных жителей и подчинённых командиром экспедиции вместо Муравьёва стал Степан Гаврилович Малыгин. В решении Адмиралтейств-коллегии было написано, что «за многие непорядочные, нерадетельные, леностные и глупые поступки» лейтенанты Муравьёв и Павлов были отстранены от должности, предстали перед судом и были согласно его решению разжалованы в матросы[2].