Первая экспедиция Пахтусова в 1832–1833 годах была организована на средства городского головы Архангельска Вильгельма Ивановича Брандта и советника корабельных лесов П. Клокова. Предполагалось, что экспедиция будет работать двумя отрядами. Лейтенант Кротов на шхуне «Енисей» должен был через Маточкин Шар плыть далее на Енисей, выстроив попутно на мысе Дровяной (где когда-то зимовал отряд Губина из экспедиции Розмыслова) зимовочную базу для второго экспедиционного отряда на боте «Новая Земля», возглавляемого самим Пахтусовым, с экипажем из десяти человек, задачей которого была опись восточного побережья Новой Земли. Таким образом, как обычно, исследование Новой Земли традиционно увязывалось с проблемой Северного морского пути в Сибирь. Однако все получилось иначе.

Оба экспедиционных судна практически одновременно оставили Архангельск в первых числах августа 1832 года, расставшись 7 августа у Канина Носа — как оказалось, навсегда… На пути к Новой Земле Пахтусов уже спустя три дня встретил ледяные поля, но тем не менее в тот же день вошел в губу Широчиха и уже с 13 августа приступил к работам в проливе Петуховский Шар, постепенно продвигаясь к востоку. Он понимал, что приближающаяся зима не позволит ему завершить задание, и одновременно со съемками стал готовиться к зимовке, для чего приспособил старую поморскую избушку в губе Каменка при входе в Карские Ворота. С конца сентября, когда зимовье было готово, он приступил к регулярным метеорологическим наблюдениям, первым инструментальным на Новой Земле. Зима прошла благополучно, и с наступлением светлого времени съемки и опись побережья были продолжены до той поры, пока 11 июля льды не позволили выйти в море на дальнейшее выполнение программы наблюдений. На месте зимовки остались две могилы погибших, очевидно, от цинги.

Только спустя месяц бот и его отважный экипаж вошли в воды Маточкина Шара, выполнив все намеченные работы, причем в условиях благоприятной ледовой обстановки, что немало способствовало успеху. Разумеется, других трудностей из-за переменчивой новоземельской погоды хватало, но начальник не позволял задумываться своим людям о возможных бедствиях, ибо, по его мнению, «отчаяние — первый повод к неудачам и всегда ведет за собою бедственные последствия, я старался скрывать мои опасения от товарищей моих и даже от самого себя» (1956, с. 75). При входе в Маточкин Шар с востока Пахтусов испытал те же трудности, что первоначально и Литке на западе — обычная ситуация для первопроходца, который своей работой открывает пути следующим за ним. Между тем окрестные горы укутались снеговым покровом, а вскоре отважного моряка и его товарищей ожидало неприятное открытие — на мысе Дровяной они не обнаружили каких-либо признаков пребывания их товарищей со шхуны «Енисей», как и необходимых припасов, которые те должны были оставить… «С того дня, — отметил в своем отчете Пахтусов, — не переставала преследовать меня грустная дума об участи моих енисейских товарищей» (1956, с. 78). И не только это — одновременно надо было решать проблему, возникшую в связи с благоприятной ледовой обстановкой. «Мне было и жаль, и совестно оставить берега никем не осмотренные… — делится своими сомнениями Пахтусов на страницах своего отчета. — Идти далее к северу — значило решиться на вторую зимовку, а мы не имели ни провизии, ни физических сил, необходимых для такого предприятия, хотя духом и были бодры… Пусть обвинят меня в робости, но для исполнения своих, хотя и полезных намерений я не хотел быть виновником гибели моих спутников» (1956, с. 80). Очевидно, оставалось возвращаться…

Из-за состояния своих людей и судна из западного устья Маточкина Шара Пахтусов не решился плыть напрямую в Архангельск, а направился к устью Печоры в обход острова Колгуева, достигнув материка после многих приключений уже поздней осенью.

Работы первой новоземельской экспедиции Пахтусова получили высокую оценку и было решено их продолжить, «чтобы описать восточный берег северного острова Новой Земли… попытаться, сколь позволят обстоятельства, проникнуть на восток и север от мыса Желания для осмотра, не имеется ли по сим направлениям каких-либо неведомых еще островов» (1956, с. 134). С учетом особенностей работы практически на «белом пятне» в инструкции от директора Гидрографического депо прямо указывалось, что «прежние опыты Ваши будут здесь Вас руководствовать более, нежели, что по сему предмету теперь предположить можно» (1956, с. 135).

Экспедиция вышла в море 5 августа 1834 года на шхуне «Кротов» и карбасе «Казаков», названных так в память пропавших без вести командира и его помощника со шхуны «Енисей», направившись к западному устью Маточкина Шара. На этот раз пролив был плотно закупорен зимними льдами, так что пришлось становиться на зимовку в устье реки Чиракина, рядом с остатками кочмары, брошенной экспедицией Розмыслова.

С наступлением весны сам Пахтусов продолжил работы Розмыслова и Литке по картированию Маточкина Шара, поручив своему помощнику Августу Карловичу Цивольке съемки к северу от Маточкина Шара по карскому побережью, что тот и выполнил на протяжении ста шестидесяти километров, отметив, что «в заливах Незнаемый и Медвежий видны были разлоги, которые, быть может, составляют часть проливов, проходящих до западного берега земли» (1956, с. 120) — тем самым на будущее обозначилась новая проблема, решать которую пришлось уже полярным исследователям XX века.

Между тем состояние зимовщиков оставляло желать лучшего. Еще 8 мая умер один из них, а ко времени выступления основной части экспедиции для выполнения поставленной задачи оказалось еще несколько больных. В результате в зимовье осталось четверо, а остальные 11 человек 29 июня отправились на карбасе «Казаков» на север. По пути они осмотрели губу Серебрянка, где были обнаружены остатки кораблекрушения — «по краске и размерению не оставалось сомнений, что все это было со шхуны “Енисей”… Не оставалось больше сомнений в погибели наших товарищей» (1956, с. 125), — отметил Пахтусов. «Мне кажется, — продолжил он далее, — что Кротов почел эту губу за Маточкин Шар (ибо она с устья похожа на пролив, более чем самый Шар) и когда увидел свою ошибку, то, может статься, стал отлавироваться» (1956, с. 125), но было уже поздно.

Такая находка оказалась скверным предзнаменованием, потому что уже спустя неделю карбас «Казаков» был раздавлен льдом у острова Верха почти на 76 градусе северной широты. Мыс, у которого это произошло, с тех пор известен под названием Крушения. В ожидании попутных ветров Пахтусов и Циволька продолжали съемки на окрестном побережье, отмечая многочисленные признаки пребывания пред-шественников-поморов в виде изб различной сохранности, остатки судов, а чаще могилы. Спустя десять дней потерпевшие крушение были спасены ладьей помора Афанасия Еремина, доставившей их в Маточкин Шар, откуда Пахтусов предпринял еще один маршрут по карскому побережью вплоть до 74 градуса 21 минуты северной широты, где был остановлен непроходимыми льдами. Вскоре после возвращения в Архангельск отважный моряк, организм которого был подорван перенесенными в экспедициях лишениями, скончался. Его заметки и результаты наблюдений были обработаны известным гидрографом Михаилом Францевичем Рейнеке, который так отозвался о результатах наблюдений за состоянием погоды — «эти данные — сокровище для метеоролога» (1956, с. 135). Несмотря на то, что поставленная задача так и не была решена, полученные результаты были высоко оценены последующими поколениями исследователей. Не случайно швед Адольф Эрик Норденшельд (о заслугах которого в изучении Новой Земли речь впереди) так оценил личность этого исследователя и его результаты: «По преданности делу, которому посвятил себя, по уму, мужеству и настойчивости Пахтусов занимает одно из выдающихся мест среди полярных мореплавателей всех наций. В то время не много было таких арктических экспедиций, доставивших такое множество драгоценных астрономических определений мест, геодезических измерений, метеорологических наблюдений, замечаний о приливе и отливе и пр.» (1881, с. 270).