Em 1725, sob os auspícios do governo russo e de
Pedro, o Grande, viajou por terra até ao porto de
Okhotsk, cruzou o
mar de Okhotsk e chegou à
península de Kamchatka. Aí construiu o navio Sviatoi Gavriil (em russo
São Gabriel) e em 1728, a bordo deste, seguiu rumo ao norte. No dia de São Lourenço, 10 de agosto (no calendário antigo) de 1728, descobriu a
ilha de São Lourenço, ilha essa que foi o primeiro lugar conhecido no Alasca a ser visitado por exploradores ocidentais. Em 16 de agosto redescobriu as
ilhas Diomedes, Às quais deu esse nome por ser dia de São Diomedes no calendário ortodoxo russo.
Seguiu para norte até já não ver terra nessa direção (passando portanto pelo
estreito de Bering), demonstrando assim que a Rússia e a América estavam separadas por água. No regresso foi criticado porque não tinha conseguido avistar o continente americano, envolto no nevoeiro.
No ano seguinte começou uma busca para leste para encontrar o continente americano, mas não o conseguiu, embora redescobrisse a ilha de Ratmanov, a mais ocidental das
ilhas Diomedes, que fora já descoberta por
Semyon Dezhnyov (c. 1605–73). No verão de 1730, Bering regressou a
São Petersburgo. Durante a longa viagem à
Sibéria, que o fez cruzar todo o continente asiático, Bering ficou gravemente doente, e cinco dos seus filhos morreram durante a travessia.
Segunda expedição a Kamchatka (1733-43)
Bering voltou a ser eleito para liderar uma
segunda expedição a Kamchatka, desta vez pela imperatriz
Ana da Rússia (1693-1740), sobrinha do czar Pedro, que tinha subido ao trono em 1730. Era desta vez uma grande empresa cujos objetivos eram explorar uma parte de Sibéria, as costas russas do norte e as rotas marítimas entre Okhotsk, América do Norte e Japão. Bering voltou à região de Kamchatka em
1735. Com ajuda dos
artesãos locais Makar Rogachev e Andrey Kozmin construiu dois navios: o Sviatoi Piotr (São Pedro) e o Sviatoi Pavel (São Paulo), com que partiu em
1740. Fundou
Petropavlovsk em Kamchatka, e daí liderou uma expedição à América do Norte em 1741. Uma tempestade separou os dois barcos e Bering acabou na costa sul do
Alasca, no
mar de Bering, desembarcando perto da
ilha Kayak. O segundo barco, capitaneado por
Aleksei Chirikov, desembarcou no
arquipélago Alexander, no sudeste do Alasca. Estas viagens de Bering e Aleksei Chirikov ocuparam um lugar central nos esforços da Rússia por explorar o Pacífico norte e são hoje em dia conhecidos como a «Grande expedição do Nordeste».
As duras condições da região obrigaram a Bering a regressar. No caminho de regresso, descobriu alguma das ilhas do arquipélago das
ilhas Aleutas, às quais chamou
ilhas Shumagin em homenagem a um marinheiro do seu barco que morreu e aí foi enterrado. Bering adoeceu e ao não poder governar seu navio, teve que refugiar-se nas
ilhas Comandante (Komandorskiye Ostrova), a sudoeste do mar de Bering. Em 19 de dezembro de 1741 Vitus Bering morreu (não sabe se de
escorbuto) na
ilha de Bering, uma ilha donde também morreram 28 dos membros da sua tripulação.
Uma tempestade causou o naufrágio do Piotr Sviatoi, mas o único carpinteiro sobrevivente, S. Starodubstev, com a ajuda da tripulação conseguiu construir um pequeno navio do que tinha sido recuperado no momento do naufrágio. O novo barco tinha só 12,2 metros e foi também chamado Sviatoi Piotr. Dos 77 homens do Sviatoi Piotr, só 46 conseguiriam sobreviver às dificuldades da expedição. A última vítima morreu na véspera da chegada. O Sviatoi Piotr continuou ao serviço durante 12 anos, navegando entre a península de Kamchatka e Okhotsk até 1755. O seu fabricante, Starodubtsev, regressou a casa coberto de honrarias e mais tarde construiu outras embarcações.
Entre os resultados tangíveis da expedição, incluindo a descoberta do Alasca, as ilhas Aleutas, as ilhas Comandante e ilha de Bering, destacam-se a precisa cartografia da costa norte e nordeste da Rússia, a refutação da lenda sobre lendários habitantes do Pacífico norte e a realização de um estudo etnográfico, histórico e biológico da Sibéria e Kamchatka. a expedição também colocou um ponto final na existência de uma passagem do Nordeste - procurado desde princípios de século XVI - que pudesse comunicar a Ásia e América.
A segunda expedição de Kamchatka com os seus 3.000 participantes, diretos e indiretos, foi uma das maiores expedições da história. O custo total da empresa, financiada pelo Estado russo, foi uma inacreditável soma para a época, de 1,5 milhões de rublos, mais ou menos um sexto dos rendimentos da Rússia em 1724.