Cruzando el círculo polar antártico
En este viaje, Cook comandó la nave HMS Resolution, mientras que Tobias Furneaux comandó la nave compañera HMS Adventure. La expedición circunnavegó el globo terráqueo a muy alta latitud sur, convirtiéndose en uno de los primeros en cruzar el círculo polar antártico, el 17 de enero de 1773, alcanzando 71°10′ S. También visitó la isla San Pedro, a la que llamó «Georgia del Sur», y descubrió las islas Sandwich del Sur, a las que creyó penínsulas del continente austral.
En la niebla antártica, los dos barcos se separaron. Furneaux fue hacia Nueva Zelanda, en donde perdió algunos de sus hombres por una pelea con los maoríes, y luego navegó hacia Gran Bretaña, mientras que Cook continuó explorando el Antártico.
Cook casi descubrió el verdadero continente antártico, pero volvió hacia el norte, en dirección a Tahití para reabastecer el barco. Luego retomó su curso hacia el sur en un segundo intento infructuoso de encontrar el continente.