El segundo viaje de James Cook, de 1772 a 1775, encargado por el gobierno británico con el asesoramiento de la Royal Society, fue diseñado para circunnavegar el globo lo más al sur posible para determinar finalmente si había alguna gran masa de tierra del sur, o Terra Australis. En su primer viaje, Cook había demostrado al circunnavegar Nueva Zelanda que no estaba unida a una masa terrestre más grande al sur, y cartografió casi toda la costa este de Australia, aunque se creía que Terra Australis se encontraba más al sur. Alexander Dalrymple y otros de la Royal Society todavía creían que este enorme continente del sur debería existir. Después de un retraso provocado por las irrazonables demandas del botánico Joseph Banks, los barcos Resolution y Adventure fueron equipados para el viaje y zarparon hacia la Antártida en julio de 1772. El 17 de enero de 1773, Resolution fue el primer barco en aventurarse al sur de la Antártida. Circle, que hizo dos veces más en este viaje. El último cruce de este tipo, el 3 de febrero de 1774, sería la penetración más al sur, alcanzando la latitud 71 ° 10 ′ Sur y la longitud 106 ° 54 ′ Oeste. Cook emprendió una serie de vastos barridos por el Pacífico, y finalmente demostró que no había Terra Australis en latitudes templadas navegando sobre la mayoría de sus ubicaciones previstas.

En el transcurso del viaje visitó la Isla de Pascua, las Islas Marquesas, Tahití, las Islas de la Sociedad, Niue, las Islas Tonga, las Nuevas Hébridas, Nueva Caledonia, la Isla Norfolk, la Isla Palmerston, las Islas Sandwich del Sur y Georgia del Sur, muchas de las cuales nombró en el proceso. Cook demostró que Terra Australis Incognita era un mito y predijo que se encontraría una tierra antártica más allá de la barrera de hielo.

En este viaje, William Wales empleó con éxito el cronómetro Larcum Kendall K1 para calcular la longitud. Wales compiló un libro de registro del viaje, registrando ubicaciones y condiciones, el uso y prueba de varios instrumentos, además de hacer muchas observaciones de las personas y los lugares encontrados en el viaje.