Le capitaine James Cook commande la première expédition à naviguer au sud du cercle antarctique.
Le deuxième voyage de James Cook, de 1772 à 1775, commandé par le gouvernement britannique avec les conseils de la Royal Society, a été conçu pour faire le tour du globe le plus au sud possible pour enfin déterminer s'il y avait une grande masse continentale du sud, ou Terra Australis. Lors de son premier voyage, Cook avait démontré en faisant le tour de la Nouvelle-Zélande qu'elle n'était pas attachée à une plus grande masse continentale au sud, et il a cartographié presque toute la côte est de l'Australie, mais on croyait que Terra Australis se trouvait plus au sud. Alexander Dalrymple et d'autres membres de la Royal Society croyaient toujours que cet immense continent méridional devait exister. Après un retard provoqué par les demandes déraisonnables du botaniste Joseph Banks, les navires Resolution et Adventure furent équipés pour le voyage et partirent pour l'Antarctique en juillet 1772. Le 17 janvier 1773, Resolution fut le premier navire à s'aventurer au sud de l'Antarctique. Circle, ce qu'elle a fait deux fois de plus lors de ce voyage. La dernière traversée de ce type, le 3 février 1774, devait être la pénétration la plus au sud, atteignant la latitude 71 ° 10 ′ Sud à la longitude 106 ° 54 ′ Ouest. Cook a entrepris une série de vastes balayages à travers le Pacifique, prouvant finalement qu'il n'y avait pas de Terra Australis dans les latitudes tempérées en naviguant sur la plupart de ses emplacements prévus.
Au cours du voyage, il a visité l'île de Pâques, les Marquises, Tahiti, les îles de la Société, Niue, les îles Tonga, les Nouvelles-Hébrides, la Nouvelle-Calédonie, l'île Norfolk, l'île Palmerston, les îles Sandwich du Sud et la Géorgie du Sud, dont beaucoup il a nommé dans le processus. Cook a prouvé que la Terra Australis Incognita était un mythe et a prédit qu'une terre antarctique se trouverait au-delà de la barrière de glace.
Lors de ce voyage, le chronomètre Larcum Kendall K1 a été utilisé avec succès par William Wales pour calculer la longitude. Le Pays de Galles a compilé un journal de bord du voyage, enregistrant les lieux et les conditions, l'utilisation et les tests de divers instruments, ainsi que de nombreuses observations sur les personnes et les lieux rencontrés au cours du voyage.