Все участники восточного отряда Второй камчатской экспедиции собрались в Охотске осенью 1737 г. Условия жизни там были очень тяжелые. Беринг писал, что служители, строившие дома и казармы для экспедиции, «возили глину на себе и делали кирпичи; дрова для отопления печей на себе таскают верст за 6 и за 7, ьоду пресную на свое употребление из   реки возят на себе ж, расстоянием от того жилья версты по две и по три; и сухари сушат; и заготовленные к строению пакетботов бревна, и кокоры, и прочее плавят по реке с лишком с тридцать верст; и к кузнечным поделкам уголья жгут; и для приготовления к пакетботам смолы нарочно в Камчатку посылаются; и нарты делают сами; и провиант ими на себе ж возят».

Для отряда Шпанберга в Охотске были построены одномачтовый бот «Архангел Михаил» и дубельшлюпка «Надежда». Участник уже двух экспедиций бот «Св. Гавриил» был отремонтирован и готов к плаванию. 18 июня 1738 г. вышли из Охотска. Ботом «Архангел Михаил» командовал Шпанберг, «Надеждой» – лейтенант Вилим Вальтон, ботом «Св. Гавриил» – лейтенант Алексей Шельтинг. После захода в Большерецк, суда, действуя самостоятельно, провели обследование островов Курильской гряды. Шпанберг нанес на карту 31 остров, Вальтон – 26. Зимовали в Большерецке. На следующий год к отряду присоединился восемнадцативе-сельный шлюп «Большерецк». Следуя на юг, суда отряда разошлись и действовали самостоятельно. Шпанберг и Вальтон, который в этом походе командовал ботом «Св. Гавриил», достигли берегов Японии и вступили в контакт с местными жителями. На обратном пути бог «Архангел Михаил» зашел на остров, носящий ныне имя Шпанберга. К осени вернулись в Охотск. Дубель-шлюпка «Надежда» под командой Шельтинга добралась до Охотска лишь в июле 1740 г.

В результате плаваний в 1738-1739 гг. судов отряда Шпанберга была составлена карта всех Курильских островов. Суда отряда прошли по тем местам, где, судя по картам западноевропейских географов, располагались земли и острова, и доказали, что этих островов не существует. Но главным результатом работы отряда явилось установление морского пути из Камчатки в Японию и определение положения самой Японии.