Предприятие финансировалось Российским Адмиралтейством и преследовало более военно-стратегические цели, нежели научные — доказать существование пролива между Азией и Америкой и сделать первые шаги к переходу на американский континент.
Вернувшись в Санкт-Петербург в 1730 году из Первой Камчатской экспедиции, Витус Беринг представил докладные записки, в которых высказал уверенность в сравнительной близости Америки к Камчатке и в целесообразности завязывания торговли с жителями Америки. Дважды проехав через всю Сибирь, он был убеждён в том, что здесь можно добывать железную руду, соль и выращивать хлеб. Беринг выдвинул дальнейшие планы исследования северо-восточного побережья российской Азии, разведки морского пути к устью Амура и Японским островам, а также к американскому континенту.
В 1733 году Берингу было поручено возглавить Вторую Камчатскую экспедицию. Он и Алексей Чириков должны были пересечь Сибирь и от Камчатки направиться к Северной Америке для исследования её побережья. Мартыну Шпанбергу поручалось завершить картографирование Курильских островов и найти морской путь в Японию. Одновременно несколько отрядов должны были нанести на карты северное и северо-восточное побережье России от Печоры до Чукотки.
В начале 1734 года Беринг отправился из Тобольска в Якутск, где он провёл ещё три года, занимаясь заготовкой продовольствия и снаряжения. Здесь и позднее в Охотске ему приходилось преодолевать бездействие и сопротивление местных властей, не желавших помогать в организации экспедиции.
Лишь осенью 1740 года два пакетбота «Святой Пётр» и «Святой Павел» вышли из Охотска к восточному побережью Камчатки и в районе Авачинской губы экспедиция перезимовала в бухте, названной в честь судов Петропавловской. Здесь было заложено поселение, с которого начала свою историю столица Камчатки — город Петропавловск-Камчатский.
4 июня 1741 года «Святой Пётр» под командованием Беринга и «Святой Павел» под командованием Чирикова вышли из Авачинской губы на Камчатке и отправились к берегам Америки. 20 июня в условиях шторма и густого тумана судна потеряли друг друга. После нескольких дней бесплодных попыток соединиться мореплавателям пришлось продолжать путь уже поодиночке.