Из Кронштадта в кругосветное плавание отправились шлюпы «Восток» и «Мирный»
Первая русская антарктическая экспедиция — морское плавание Беллинсгаузена и Лазарева в воды Южного океана с целью доказать или опровергнуть предположение о существовании шестого материка — Антарктиды.
Крузенштерн предложил назначить начальником отправляемой в Антарктику экспедиции капитана второго ранга Головнина, который, однако, на тот момент совершал собственное кругосветное путешествие. Вместо него была предложена кандидатура капитана второго ранга Фаддея Фаддеевича Беллинсгаузена, который на тот момент командовал одним из фрегатов на Чёрном море. Однако министерство назначило начальником первой экспедиции капитана-командора Ратманова. Незадолго до назначения при возвращении из Испании Ратманов терпит кораблекрушение у мыса Скагена и остается в Копенгагене на лечение. Таким образом, начальником антарктической экспедиции становится Беллинсгаузен.
Для экспедиции снаряжалось два корабля — шлюп Мирный и шлюп Восток. «Мирный», построенный по проекту русских инженеров Колодкина и Курепанова и к тому же достаточно укрепленный Лазаревым для предстоящей экспедиции, показал свои блестящие качества.
Однако «Восток», построенный британскими инженерами, несмотря на все старания Лазарева сделать его таким же выносливым, как и «Мирный», все же качественно уступал второму шлюпу. Корпус «Востока» оказался слабым для плавания в полярных льдах, и его приходилось неоднократно укреплять и ремонтировать в ходе экспедиции. К концу экспедиции состояние шлюпа оказалось настолько плачевным, что побудило Беллинсгаузена прекратить экспедицию на месяц раньше и принять решение о возвращении.
И Беллинсгаузен и Лазарев неоднократно сетуют на то обстоятельство, что в обе дивизии были включены по два совершенно разнотипных корабля, значительно друг от друга отличающиеся по скорости хода. Беллинсгаузен пишет по этому поводу: «каждый морской офицер видел, какое должно быть неравенство шлюпа „Мирного“ в ходу с шлюпом „Востоком“, следовательно, какое будет затруднение оставаться им в соединении и какая от сего долженствовала произойти медленность в плавании».
Выйдя 4 июля 1819 из Кронштадта, экспедиция прибыла 2 ноября в Рио-де-Жанейро. Оттуда Беллинсгаузен сперва направился прямо на юг, обогнув юго-западный берег острова Южная Георгия, открытого Куком. От острова Южная Георгия экспедиция пошла на восток к так называемой Земле Сандвича. Обошли её с восточной стороны и установили, что это архипелаг, поэтому решили переименовать «землю» в Южные Сандвичевы острова. В группе этих островов были открыты остров Лескова, названный в честь участника экспедиции лейтенанта Лескова, остров Завадовского, названный в честь капитан-лейтенанта Завадовского и остров Торсона. Группа из трёх вновь открытых островов была названа в честь тогдашнего морского министра островами Маркиза де Траверсе. Затем суда повернули на восток.
16 (27) января 1820 г. экспедиция открыла Антарктиду, приблизившись к ней в точке 69° 21’ 28" ю.ш. и 2° 14’ 50" з.д. 21 января (2 февраля) участники вторично видели берег, а 5 и 6 февраля экспедиция подошла почти вплотную к береговым обрывам ледового материка. Затем, на время антарктической зимы, когда ледовая обстановка осложнилась, суда отправились в плавание по Тихому океану, где было открыто несколько новых островов.
С наступлением антарктического лета экспедиция вернулась в полярные широты. В январе 1821 г. обходя антарктический материк со стороны западного полушария, сделали еще ряд географических открытий. Был открыт остров Петра I, названный в честь основателя российского военного флота, но подойти к нему близко мешали льды, поэтому высадка на остров не состоялась. Экспедиция увидела протяженный гористый берег, частично не покрытый льдом. Он получил название Земля Александра I. Затем достигли Южных Шетландских островов и нанесли их на карту. Продвигаясь к северо-востоку, открыли три островка, названные острова Три Брата, остров Рожнова, остров Михайлова, остров Мордвинова, остров Шишкова.
От Южных Шетландских островов взяли курс на Рио-де-Жанейро, а оттуда — через Атлантический океан в Европу. «Восток» и «Мирный» вернулись в Кронштадт 24 июля 1821 года, пробыв в плавании 751 день. Для торжественной встречи экспедиции в Кронштадт прибыл император Александр I. Участники плавания были отмечены орденами, повышениями в званиях и иными поощрениями.