Эра кругосветных плаваний началась в июле 1803 года, когда Кронштадт покинули шлюпы «Надежда» и «Нева» под командованием капитанов Ивана Крузенштерна и Юрия Лисянского. Именно тогда российские моряки впервые вступили в воды Южного полушария. После некоторой задержки в Фалмуте, где Крузенштерн закупил новейшее навигационное оборудование, пересекли Атлантический океан, обогнули мыс Горн.

В ходе всего плавания на кораблях непрерывно велись научные работы. С этой целью к участию в экспедиции был привлечен знаменитый швейцарский астроном Иоганн-Каспер Горнер и известный немецкий натуралист Вильгельм-Готлиб Тилезиус фон Тиленау. Именно Горнер ежедневно определял точную широту и долготу нахождения судна путем астрономических наблюдений. Ему принадлежат и астрономические таблицы для плавания судов в Южном полушарии. На российском флоте подобные расчеты были произведены впервые. Именно поэтому они заняли достойное место в отчете И. Крузенштерна о кругосветном плавании.

В своих воспоминаниях Крузенштерн не раз отмечает «чрезвычайную неутомимость» Горнера. Кроме чисто астрономических наблюдений Горнер на всем протяжении плавания занимался изучением температуры, влажности и давления воздуха, определением направления ветров в различных частях океана. Это были, по существу, одни из самых первых столь масштабных метеорологических работ на обширных пространствах океана. Впервые в экспедиции изучалась и плотность морской воды. Горнер регулярно измерял поверхностную и глубинную (до 400 метров) температуру воды с помощью, так называемой Гельсовой машины и термометра Сикса.

Не менее продуктивно трудился и натуралист экспедиции Вильгельм Тилезиус, проводивший самые разнообразные зоологические исследования как в океане, так и на островах, куда заходили суда экспедиции. Тилезиус прекрасно рисовал и оставил не один десяток рисунков не только животных, но и быта аборигенов, которые и украсили потом отчет об экспедиции.

В феврале 1804 года корабли вступили в Тихий океан, где произвели обследование и астрономическую съемку Маркизских островов. Отсюда Крузенштерн взял курс на Камчатк у, а отт уда к Японии, чтобы установить дипломатические отношения с японскими властями. Затем, повернув на север, Крузенштерн исследовал пролив, отделяющий Сахалин от материка. После этого был еще один заход на Камчатку и новое исследование берегов Сахалина и северной части пролива. Однако до конца пройти пролив тогда не удалось, помешала погода. Ранее эту же задачу не удалось выполнить французу Лаперузу и англичанину Броутону. Честь полного исследования Татарского пролива выпадет на долю другого русского моряка – исследователя Григория Невельского. Пока Крузенштерн исследовал Сахалин, шлюп «Нева» под командой капитана Лисянского открыл в северной части остров, названный впоследствии именем Лисянского, произвел ряд астрономических определений на Аляске, где был взят также большой груз пушнины. После этого оба шлюпа прибыли в Контон, где выгрузили товары и взяли курс на Кронштадт, куда и прибыли благополучно в августе 1806 года.

Первая российская кругосветка вызвала настоящую сенсацию в научном мире. Впервые после экспедиций Кука было осуществлено столько открытий и проведено столько научных наблюдений. Экспедиция Крузенштерна имела огромное значение как благодаря произведенным в ходе нее глубоководным замерам температур в океане, астрономическим определениям, наблюдениям над течениями и приливами и собранному этнографическому материалу, так и по прямому вкладу в географию Тихого океана. По итогам экспедиции было издано сразу два научных труда, написанных Крузенштерном и Лисянским. Наибольшую популярность получил труд Ивана Крузенштерна «Путешествие вокруг света в 1803–1806 годах под начальством Крузенштерна на кораблях „Надежда“ и „Нева“», снабженный подробнейшими атласами. Книга выдержала несколько изданий, была переведена на английский и немецкий язык. Отныне авторитет российских моряков в области исследования мирового океана становился общепризнанным! После окончания экспедиции ученые, принимавшие в ней участие, еще долгое время занимались обработкой и обобщением полученной ими научной информации. Астроном И. Горнер был назначен адъюнктом астрономии Петербургской обсерватории и вместе с офицерами готовил к изданию знаменитый «Атлас» Крузенштерна.

Натуралист В. Тилезиус описал свои зоологические исследования в сочинении «Естественно-исторические результаты первого русского кругосветного плавания, удачно совершенного под командованием господина Крузенштерна», вышедшего в Петербурге в 1813 году.

Деятельность Крузенштерна продолжил его ученик и участник первой кругосветки Отто Коцебу. К чести Ивана Крузенштерна, он явился не только первым отечественным кругосветчиком, но и организатором многих последующих кругосветных вояжей. Капитан, а впоследствии адмирал Крузенштерн лично разрабатывал маршруты плаваний, составлял научные задания, отбирал команды и готовил капитанов. Это была внешне незаметная, многолетняя и кропотливая работа. Школу Крузенштерна прошла не одна плеяда отечественных мореходов, а потому глубоко символичен памятник Крузенштерну на берегу Невы подле Петербургского морского корпуса. Старый адмирал как бы зовет молодое поколение в океан. Символично и то, что имя прославленного мореплавателя получил крупнейший парусный барк, неоднократный победитель парусных регат, барк, совершивший в 1996 году кругосветное плавание, во многом повторившее плавание мореплавателя, чьим именем назван барк. Дело Ивана Крузенштерна не умерло, он позвал за собой российских мореплавателей, и они откликнулись на этот зов. Отныне и навсегда мировой океан становился вотчиной наших прадедов. Россия расправила свои плечи и стала не только великой морской, но великой океанской державой.

Отто Коцебу вышел в море в 1815 году на шлюпе «Рюрик» с задачей отыскать путь через Берингов пролив и вернуться обратно вокруг Северной Америки в Европу. В экспедиции на «Рюрике» принял участие знаменитый немецкий поэт, биолог и этнограф Адальберт Шамиссо, натуралист Иоганн Фридрих Эшшольц и художник Логгин Андреевич Хорис.

«Рюрик» обогнул мыс Горн и, достигнув остров Пасхи, провел там комплекс гидрографических работ, затем научная работа была продолжена на архипелаге Паумоту. Там же был сделан целый ряд географических открытий. При плавании по Берингову проливу Коцебу положил на карту острова Диомида (ныне острова Ратманова и Крузенштерна).

Именно в Беренговом проливе Адальберт Шамиссо написал строки одного из своих стихотворений:

Здесь, где туман клубится над водой,

К промерзшим скалам обращаю зов.

Безжизненны громады. Лишь прибой

Ревет в ответ. Бездушен этот рев.

Я ж знаю боль и слова дар живой,

И каждый слог мой – плоть моя и кровь…

Здесь же, в заливе Коцебу, натуралистом экспедиции Иоганом Фридрихом Штольцем было сделано выдающееся географическое открытие. Он обнаружил на берегу залива ископаемый лед. Об этом открытии весьма подробно описал в своем отчете об экспедиции Коцебу. А художник экспедиции Хоис запечатлел ископаемый лед на рисунках.

Из северных широт «Рюрик» спустился к Маршалловым островам, где также совершил целый ряд важных географических открытий, после чего вернулся в Кронштадт. Отто Коцебу не удалось выполнить поставленную перед ним задачу, что было вообще невозможно не только тогда, но и сегодня. Однако, несмотря на это, экспедицию Коцебу следует признать блестящей. Она внесла значительный вклад в географию Тихого океана, были существенно уточнены карты западного побережья Аляски, где вечным памятником научному подвигу Коцебу остался залив, названный в его честь. Большое значение имела и работа Коцебу с длинным, но исчерпывающим названием «Путешествие в Южный океан и в Берингов пролив для отыскания северо-восточного морского прохода, предпринятое в 1815, 1816, 1817 и 1818 годах на корабле „Рюрик“». Книга была издана весьма быстро. В 1821 году вышли в свет две первые ее части, а в 1823 и третья, заключительная. Большой вклад в науку внес плававший вместе с Коцебу в качестве натуралиста немецкий ученый и поэт Адальберт Шамиссо. За время плавания Шамиссо собрал богатейшую коллекцию морских животных и растений, насчитывавшую более 2500 экземпляров. Кроме того он активно изучал языки народов тихоокеанских островов и одним из первых сделал научное открытие об их тесном родстве. Результатом научной работы замечательного ученого стала серия статей под общим названием «Наблюдения и замечания естествоиспытателя экспедиции Адальберта Шамиссо». Помимо чисто научных отчетов, он оставил и прекрасное художественное описание «Плавания на корабле „Рюрик“», ставшее одним из лучших образцов европейской прозы того времени. Русские кругосветные плавания начинали уже оказывать свое влияние и на мировую культуру! Натуралистом экспедиции Иоганном Эшшольцем был внесен большой вклад в изучение коралловых островов тропической зоны Тихого океана. По результатам этих исследований он написал и издал книгу, в которой высказал научно правильные гипотезы относительно происхождения низких островов океана. После экспедиции Эшшольц жил в Дерпте и преподавал в местном университете. Художник экспедиции Логгин Андреевич Хорис впоследствии издал в Париже художественное описание путешествия, выполненное в виде альбома с весьма интересным текстом.