Начальником отряда Второй Камчатской экспедиции, который должен был описать Курильские острова, берега Охотского моря и изыскать пути к берегам Японии, был назначен капитан Мартын Петрович Шпанберг (выходец из Дании), участвовавший до того в Первой экспедиции Беринга.

В Охотске для отряда были построены два судна: бригантина “Архангел Михаил”, одномачтовая с тендерским вооружением (длина 60 футов, ширина 18 футов и осадка 7 1/2 футов) и дубель-шлюпка “Надежда”, трехмачтовая, с гафельными парусами (длина 70 футов, ширина 17 футов и осадка 5 футов). Кроме того, для отряда был отремонтирован бот “Св. Гавриил” (длина 60 футов, ширина 20 футов, осадка 7¹/2 футов).

Одновременно был починен старый шитик “фортуна”. Этот бот 4 октября 1737 г. был послан под командой штурмана Родичева в Большерецк за .смолой. На пути ветхое судно чуть не затонуло, а 13 октября, уже в большерецком устье, волной было выброшено на берег и разбито вдребезги. Во время крушения будущий исследователь Камчатки Степан Крашенинников вышел на берег “в одной рубашке”.

Бригантиной “Архангел Михаил” командовал сам Шпанберг, командиром дубель-шлюпки “Надежда” был назначен лейтенант Видим Вальтон (выходец из Англии) и бота “Св. Гавриил” - лейтенант Алексей Елизарович Шельтинг (выходец из Голландии).

18 июня 1738 г. отряд Шпанберга вышел из Охотска в Большерецк. На “Архангеле Михаиле” было всего 63 человека, на “Надежде” и “Св. Гаврииле” по 44 человека.

15 июля Шпанберг из Болылерецка стал спускаться к югу вдоль Курильских островов, попутно нанося их на карту и давая им новые названия. .Уже 19 июля от Шпанберга отстал Шельтинг, а 24 июля - Вальтон. Спустившись до 45°50' с. ш., невидимому до острова Уруп, и 3 августа обогнув его, Шпанберг 17 августа вернулся в Большерецк. За время своего плавания он нанес на карту 31 остров, больше, чем Курильских островов на самом деле существует.

Шельтинг, на другой день после разлучения со Шпанбергом, повернул в Большерецк, куда и возвратился 7 августа.

Вальтон, отделившись от Шпанберга, прошел вдоль Курильских островов до восточного выступа острова Хоккайдо (около 43°20' с. ш.)и нанес на .карту 26 островов. 27 августа Вальтон тоже был в Большерецке.

В сентябре того же года в Охотск, с заготовленной в Большерецке смолой и собранным ясаком, был послан бот “Св. Гавриил” под командой подштурмана Ивана Верещагина. Вскоре бот был выкинут на берег Камчатки у устья реки Крутогоровой. Весной 1739 г. бот снова спустили на воду, и он опять поступил под команду Шельтинга.

Во время зимовки в Большерецке была построена из березы “березовка” -  восемнадцативесельный шлюп “Большерецк”, отданный под команду квартирмейстеру Василию Эрту.

21 мая 1739 г. все четыре судна вышли из Большерецка и 25 мая достигли первых Курильских островов. Здесь по неизвестной причине Шпанберг перевел Вальтона на “Св. Гавриил”, а Шельтинга на “Надежду”.

1 июля отряд Шпанберга вышел в море, на этот раз прямо на юг по меридиану Камчатки в поисках “Земли да Гамы”, показанной на карте Делиля.

Дойдя до 42° с. ш. и не увидев никакой земли, Шпанберг повернул к юго-западу до параллели 39° и уже отсюда лег на запад к Японии.

Вальтон 14 июня на подходе к Японии на широте 39 1/2 опять отлучился. Соколов отмечает, что Вальтон и до этого изыскивал “все способы отойти от своего начальника, так что заметивший это Шпанберг даже отдал приказание команде Вальтона - постыдное нарушение дисциплины - не слушаться его, если заметят, что он имеет намерение отделиться”

16 июня Шпанберг, Шельтинг и Эрт увидели берега Японии и 22 июня стали на якорь приблизительно на 37°5' с. ш. Здесь приобрели у японцев. кой-какие продукты.

3 июля на обратном пути на 44°5' с. ш. увидели ряд островов, принадлежавших к Курильским. Повидимому, это были остров Шикотан и южная сторона острова Итуруп. На первом острове нашли хорошую гавань и налились водой. Здесь от Шпанберга отделился шлюп “Большерецк”. Дальше - к западу от этих островов Шпанберг и Шельтинг подходили к Южным Курильским островам, в частности к острову Кунашир, от жителей которого получили много новых сведений.

24 июля на 41° с. ш. подошли к японскому острову Матсмаю (Хоккайдо), у которого видели много судов. На бригантине и дубель-шлюпке было много. больных. Поэтому, не подходя к берегу, повернули к Болынерецку. 31 июля отстал от Шпанберга и Шельтинг. На обратном пути Шпанберг пересек место, на котором на карте была показана мифическая “Земля Штатов”. 14 августа Шпанберг пришел в Большерецк, а 29 августа - в Охотск, потеряв за время плавания 13 человек, умерших от цынги.

Вальтон после отделения от Шпанберга увидел берега Японии 16 июня на 37°42' с. ш. и, продолжая путь на юг, 18 июня стал на якорь на 34°16' с. ш. у видневшегося вдали города. Здесь на берег ездили штурман Казимеров. и семь человек команды. Встретили их японцы приветливо. На другой. день на “Св. Гавриил” приезжал какой-то, по-видимому знатный, японец, сопровождаемый сотней мелких судов. Во избежание недоразумений Вальтон ушел дальше на юг, иногда становясь на короткое время на якорь.

23 июня на 33°28' с. ш. Вальтон стал на якорь у небольшого островка, а 24 июня пошел к Камчатке более южным путем, чем плыл со Шпанбергом; к берегам Японии. Выбирая такой путь, он, повидимому, также питал надежду увидеть “Землю да Гамы”. В дальнейшем Вальтон поднялся к северу вдоль - восточных берегов Камчатки. 12 июля, находясь на52°5' с. ш., он повернул обратно, спустился к юго-западу, обогнул Камчатку и 25 июля пришел в Большерецк.

28 июля в Большерецк вернулся и шлюп “Большерецк”, который, потеряв Шпанберга, искал его в течение нескольких дней, а затем пошел обратно.

7 августа оба судна вышли из Большерецка и 22 августа вернулись .в Охотск.

Дубель-шлюпка “Надежда” под командой Шельтинга, разлучившись со Шпанбергом 31 июля, прошла на северо-восток до 51-й параллели, от которой 11 августа повернула па запад. На восточном берегу Камчатки налились водой, затем обогнули Камчатку и, приближаясь к Большерецку, 30 августа едва не были выкинуты на берег. На другой день все же удалось войти в реку. Во время этого плавания несколько человек умерло и многие были больны.

9 сентября “Надежда” вышла из Большерецка и 18 сентября приблизилась к Охотску, но поднявшимся штормом была отброшена далеко на юг.

22 сентября, когда ветер стих, опять направились к Охотску, но 26 сентября снова были отброшены. 1 октября повторилось то же самое. Тогда совершенно измученная и больная команда буквально взмолилась. По общему совету решили возвращаться. 7 октября добрались до Большерецка и на .другой день вошли в реку. Только в июле 1740 г. Шельтинг вернулся в Охотск. К 1741 г. в Охотске для отряда Шпанберга был построен пакетбот

“Св. Иоанн” длиной в 69 футов и отремонтированы бригантина “Архангел .Михаил”, дубель-шлюка “Надежда” и шлюп “Большерецк”. Специально для плавания к берегам Японии из Петербурга в распоряжение Шпанберга были присланы два ученика Академии наук Шенаныгин и Фенев, обучавшиеся японскому языку.

В 1741 г. из-за позднего времени плавание к берегам Японии не состоялось. Все же Шпанберг 4 сентября отправил из Охотска дубель-шлюпку “Надежду” под командой Шельтинга с геодезистом Гвоздевым, тем самым, который вместе с Федоровым совершил первое, исторически доказанное плавание русских к берегам Северной Америки

Шельтинг прошел вдоль западных берегов Охотского моря к Шантарским островам. 15 сентября он перешел к устью реки Уды и осмотрел ее до Удского острога. Река для плавания оказалась неудобной. С 22 по 28 сентября Шельтинг плавал между Шантарскими островами в поисках хорошей якорной стоянки. В это время на судне открылась течь и Шельтинг 9 октября вернулся в Большерецк.

Сам Шпанберг с судами “Св. Иоанн”, “Архангел Михаил”, “Большерецк” и “Св. Гавриил”, взятым специально для перевозки провизии, 12 сентября вышел из Охотска и 22 сентября прибыл в Большерецк.

“Архангел Михаил”, которым по недостатку морских офицеров командовал геодезист Свисту нов, в пути потерял грот-мачту и его занесло к Курильским островам. В Большерецк он прибыл только 10 октября.

23 мая 1742 г. пакетбот “Св. Иоанн” под командой Шпанберга, бригантина “Архангел Михаил” под командой Шельтинга, дубель-шлюпка “Надежда” под командой штурмана Василия Ртищева (участвовавшего в 1735-1736 годах в экспедиции Ласиниуса) и шлюп “Большерецк” под командой боцманмата Казина вышли в море

Зайдя по пути на первые Курильские острова, где были взяты два переводчика из местных жителей, отряд 30 мая вышел на юго-запад. Погода стояла туманная и в тумане суда разошлись. 4 июня, когда туман рассеялся, у 47° с. ш. около “Св. Иоанна” оказался только шлюп “Большерецк”. 12 июня на широте 44°5' потерялся и он. 30 июня Шпанберг находился на 39°33'с. ш.

На судне открылась большая течь и было решено возвращаться. 14 июля Шпанберг был у первых Курильских островов и здесь увидел все суда отряда.

29 июля Шпанберг со всеми судами, кроме “Надежды”, отправился в Большерецк. Оттуда, считая, что суда из-за ветхости больше для плавания не годятся, он 11 августа вышел в Охотск, куда и прибыл 26 августа.

Шельтинг, назначенный командиром дубель-шлюпки “Надежда”, вышел от Курильских островов к Сахалину, к которому и подошел 1 августа - на 50°10' с. ш. Отсюда он спустился на юг, приблизительно до пролива Лаперуза. 17 августа Шельтинг повернул на север и 10 сентября вернулся в Охотск. Из-за туманов и неблагоприятных ветров восточный берег Сахалина (который Шельтинг по карте Делиля считал “Землей Еззо”) был осмотрен весьма поверхностно.

Вальтон, до того участвовавший в походах Шпанберга, с 1740 г. оставался в Охотске, заведуя экспедиционными командами. В январе 1741 г. он выполнил береговую съемку от Охотска на восток до реки Ини на расстоянии 95 верст, а в феврале на юг до реки Ульи па расстоянии 114 верст.

В 1742 г. на Камчатке были произведены описи берегов: геодезистом Моисеем Ушаковым от Большерецка до Тигиля и гардемарином Андреяном Юрловым от Лвачи до Кроноцкогомыса. Таким образом, была продолжена на север съемка берега, выполненная Елагиным от Большерецка до Авачи. В это же время геодезист Краснльников определил широты и долготы Петропавловской гавани, Большерецка, Охотска и многих пунктов внутри Сибири.

В результате плаваний 1738-1739 гг. Шпанбергом и Вальтоном была составлена карта Курильских островов, являвшаяся с географической точки зрения большим шагом вперед. Попутно надо отметить, что на карте Львова 1726 г., составленной по местным известиям и, очевидно, по работам Евреинова и Лужина (1721), Курильские острова показаны гораздо вернее, чем на картах Страленберга (1720-1721), Кириллова (1734) и, в особенности, на карте Делиля, составленной для Второй Камчатской экспедиции.