Летом 1723 г. Д. Мессершмидт сплыл по Енисею до Туруханска и поднялся по Нижней Тунгуске до ее верховьев (близ 58° с.ш.). Он описал пороги, быстрины (шиверы), отметил устья 56 притоков, определил географическую широту 40 пунктов и охарактеризовал берега реки на протяжении более 2700 км, выделив три участка.

На широтном отрезке до устья р. Илимпеи Нижняя Тунгуска течет среди скал, покрытых лесом (южное окончание плато Сыверма). На меридиональном отрезке (примерно до 60° с.ш.) оба берега сначала становятся плоскохолмистыми, а затем очень ровными — восточный край Центрально-тунгусского плато. В этом районе (близ 60°30' с.ш.) Д. Мессершмидт обнаружил пласты каменного угля. За 60° с.ш. и далее к югу местность вновь приобрела гористый характер — северное окончание Ангарского кряжа. Итак, маршрут по Нижней Тунгуске прошел по центральной части Среднесибирского плоскогорья, и, следовательно, Д. Мессершмидт стал его первым научным исследователем.

16 сентября Д. Мессершмидт пересел на подводы и через четыре дня достиг р. Лены у 108° в.д. Оттуда он поднялся на лодках к ее верховьям, ведя съемку, и зимним путем прибыл в Иркутск. Д. Мессершмидт убедился, что течение верхней Лены, показанное на карте Н. Витсена, совершенно не соответствует действительности. На левобережье реки он отметил наличие Березового хребта (представление об этой самой южной, как долгое время считалось, возвышенности Среднесибирского плоскогорья, играющей роль водораздела Ангары и Лены, просуществовало до 30-х гг. XX в.).

В марте 1724 г. Д. Мессершмидт по санному пути проехал берегом Байкала к устью Селенги. Он отметил, что река проходит через Байкальские горы (стык хребтов Хамар-Дабан и Улан-Бургасы), и до начала мая провел в Удинске (Улан-Удэ). Затем он пересек Забайкалье до Нерчинска примерно по 52° с.ш. со стоянками у небольших озер или в острогах. По пути он осмотрел рудники и источники, описал несколько видов животных, в том числе степного барана, а в берегах Ингоды первый в Сибири обнаружил раков, не известных жителям края.

Из Нерчинска в середине августа он направился на юго-восток к озеру Далайнор (Хулунчи) «по совершенно ровной степи, в которой… до самого горизонта не видно ни холмика, ни дерева, ни кустика». Он правильно отметил, что озеро вытянуто на юго-запад; берега его «повсюду… очень плоские и… болотистые… дно илистое, вода белая и содержит много извести…». У Далайнора переводчики и проводники сбежали от Мессершмидта; он заблудился, пришлось и поголодать. Определившись, он двинулся на северо-запад по голой холмистой степи, но был задержан монгольским отрядом. Через две недели его отпустили и по pp. Онону и Ингоде он достиг Читы, а в апреле 1725 г. вернулся в Иркутск.

Маршрут из Иркутска в Енисейск занял около трех недель: во время плавания по Ангаре Д. Мессершмидт заснял всю реку, определив длину ее в 2029 верст, т. е. завысил почти на четверть: истинная — 1779 км. Он описал все ее пороги, сравнительно легко им преодоленные (кроме Падуна), — вода в Ангаре в тот год была высокая.

В середине августа Д. Мессершмидт из Енисейска добрался до р. Кети и сплыл по ней до Оби. Спуск по Оби он использовал для съемки, фиксируя многочисленные излучины реки. В начале октября он достиг Сургута; наступившие морозы и ледостав вынудили его дожидаться целый месяц под открытым небом санной дороги. В ноябре по Оби он прибыл в Самаров (Хантымансийск) на Иртыше близ его устья. По поручению Д. Мессершмидта пленный шведский офицер Филипп Юхан Табберт (Страленберг) выполнил опись Оби между устьями Томи и Кети, и таким образом длина заснятого ими течения реки составила более 1300 км. Ф. Табберт принимал Участие в археологических раскопках в Минусинской котловине и заснял Енисей на отрезке Красноярск — Енисейск. Но главная его работа — составление карты Сибири, основанной главным образом на расспросных данных.

В марте 1727 г. Д. Мессершмидт вернулся в Петербург, закончив семилетнее путешествие, положившее начало планомерному изучению Сибири, он проявил исключительное трудолюбие: путешествуя большей частью один, он собрал крупные ботанико-зоологические, минералогические, этнографические и археологические коллекции (большая их часть погибла во время пожара в здании Академии наук в 1747 г.). В Сибири он первый обнаружил вечную мерзлоту — очень крупное географическое открытие. По данным своих съемок, он установил, что изображения Оби, Ангары, Нижней Тунгуски на прежних картах были далеки от действительности. Результатом путешествия было десятитомное «Обозрение Сибири, или Три таблицы простых царств природы» — латинская рукопись, которая хранится в Академии наук. Хотя это «Обозрение…» не переводилось и не издавалось на русском языке, оно использовалось многими русскими исследователями Сибири разных специальностей.

Когда Петр I узнал, что «морской ход» между Охотском и Камчаткой налажен (см. гл. 6), он решил организовать экспедицию для поисков «соседнего» с полуостровом побережья Северной Америки. Ошибочное представление царя об их близости, очевидно, можно объяснить тем, что он познакомился с картой М. Фриза, открывшего «Землю Компании» (о. Уруп Курильской гряды), принятую им за западный выступ Северо-Американского континента.

В 1719 г. Петр I приказал, чтобы геодезисты Иван Михайлович Евреинов и Федор Федорович Лужин, обучавшиеся в Морской академии, досрочно сдали экзамены за полный курс обучения, и послал их во главе отряда из 20 человек на Дальний Восток с секретным заданием «…до Камчатки и далее, куда вам указано, и описать тамошние места, где сошлася ли Америка с Азией…». Пересекая Сибирь по маршруту длиной около 6 тыс. км, геодезисты выполнили измерения расстояний и определили координаты 33 пунктов.

В Охотске летом 1720 г. к ним присоединился кормщик Кондратий Мошков. В сентябре 1720 г. они на лодии перешли к Камчатке в устье Ичи, а оттуда на юг, к р. Колпаковой, где перезимовали. В мае — июне 1721 г. из Большерецка они плавали на юго-запад и впервые достигли центральной группы Курильских о-вов до Симушира включительно. И. Евреинов и Ф. Лужин нанесли на карту 14 островов, но непрерывного побережья континента не обнаружили. Продолжать работу на север, а также «ост и вест», как того требовала инструкция Петра I, они не смогли: их судно сильно повредила буря. Поэтому они вынуждены были вернуться в Сибирь. Оттуда И. Евреинов отправился в Казань, где в конце 1722 г. представил Петру I отчет и карту Сибири, Камчатки и Курильских о-вов. Это была вторая карта Сибири, базирующаяся на точных — по тому времени — измерениях.

Почти перед самой смертью, в конце 1724 г., Петр I вспомнил «…то, о чем мыслил давно и что другие дела предпринять мешали, то есть о дороге через Ледовитое море в Китай и Индию… Не будем ли мы в исследованиях такого пути счастливее голландцев и англичан?…». Подчеркнем — именно «исследованиях», а не «отыскании», т. е. открытии: на географических чертежах начала XVIII в. Чукотка показывалась как полуостров. Следовательно, Петр I и его советники знали о существовании пролива между Азией и Америкой. Немедленно он составил приказ об экспедиции, начальником которой был назначен капитан 1-го ранга, позднее — капитан-командор, Витус Йонссен (он же Иван Иванович) Беринг, выходец из Дании, сорока четырех лет, уже двадцать один год состоявший на русской службе. По секретной инструкции, написанной самим Петром I, Беринг должен был «…на Камчатке или и другим… месте сделать один или два бота с палубами»; на этих ботах плыть «возле земли, которая идет на норд [север]… искать, где оная сошлась с Америкой… и самим побывать на берегу… и, поставя на карту, приезжать сюда».