Ко второй половине XVIII в. были открыты уже все обитаемые материки. Совершенно неисследованными оставались еще огромные необитаемые пространства около полюсов Земли и просторы океанов.
Первым крупным плаванием, имевшим целью открытие новых земель и научные исследования океанов, была английская экспедиция Джеймса Кука.
В 1768 г. Адмиралтейство назначает Кука начальником научной экспедиции, направляющейся в Тихий океан. В этом же году на корабле «Индевор» Кук отправился из Англии, пересек Атлантический океан, обогнул Америку, вышел в Тихий океан и после продолжительного плавания бросил якорь у острова Таити. Здесь ученые в течение месяца изучали тропическую природу острова, жизнь и быт населения. Затем, взяв курс на юго-запад, после 40-дневного плавания корабль Кука подошел к незнакомой земле с высокими, покрытыми снегом цепями гор. Более трех месяцев плавал Кук вдоль ее берегов, нанося их на карту. Это была Новая Зеландия, которую в 1642 г. голландский мореплаватель Абель Тасман принял за Южный материк.
Кук открыл пролив между северным и южным островами Новой Зеландии, получивший позднее его имя. Обойдя Новую Зеландию, он окончательно установил, что эти земли не являются частью Южного материка. После этого Кук подошел с востока к берегам Австралии, первым исследовал и снял на карту ее восточное побережье. Затем он обогнул самую северную оконечность Австралии, назвав ее мысом Йорк. Пройдя Торресов пролив, Кук положил конец спорам о том, соединяется ли Новая Гвинея с Австралией. На обратном пути он зашел на Яву, пересек Индийский океан, обошел Африку и 13 июля 1771 г. вернулся в Англию. Первое кругосветное плавание Кука длилось немногим менее трех лет.
Первая экспедиция Кука не выяснила, существует ли к югу от Австралии большой Южный материк.
В новое плавание с целью достичь Южного материка Кук вышел в 1772 г. на двух кораблях. Однако пробиться сквозь льды к Южному полюсу Куку не удалось, и он повернул на север. Он пришел к выводу, что Южного материка не существует. Это ошибочное заключение было опровергнуто Беллинсгаузеном и Лазаревым, открывшими Антарктиду.
В 1776 г. Кук отправился на поиски пути из Тихого океана в Атлантический вдоль берегов Северной Америки. Он прошел вдоль северозападного побережья Америки, вышел в Берингов пролив и, натолкнувшись на сплошные льды, вернулся на Гавайские острова на зимовку. Не поладив на этот раз с гавайцами, в ожесточенной схватке капитан Кук был убит.
Путешествия Кука дали много нового для развития географической науки, получившей разнообразный материал о природе и населении многочисленных открытых им земель, о южных частях трех океанов.