Специально для кругосветной экспедиции на Охтенской верфи был построен шлюп «Камчатка» длиной 130 футов (39, 7 м) и водоизмещением около 1000 тонн. Экипаж шлюпа состоял из добровольцев, отобранных командиром. Морскую школу В. М. Головнина в период кругосветного плавания на шлюпе «Камчатка» прошли молодые офицеры, впоследствии прославившие Российский флот своими самостоятельными кругосветными плаваниями и географическими исследованиями. В их числе мичман Фердинанд Петрович Врангель, будущий адмирал, трижды обогнувший земной шар, исследователь побережья Восточной Сибири к востоку от устья р. Колыма, главный правитель Русской Америки в 1830–1835 гг., один из учредителей Русского Географического общества в 1845 г.
На «Камчатке» поплыл с В. М. Головниным также мичман Федор Петрович Литке, исследователь Новой Земли, Берингова моря и побережья Чукотки, будущий в течение ряда лет вице-председатель (а фактически руководитель) Русского Географического общества и будущий президент Российской Академии наук.
И, наконец, в этом кругосветном плавании в качестве волонтера участвовал друг Александра Сергеевича Пушкина, вместе с поэтом окончивший Царскосельский лицей Федор Федорович Матюшкин, будущий адмирал, исследователь северо-восточных районов Сибири, дважды обогнувший земной шар.
26 августа 1817 г. «Камчатка» вышла из Кронштадта и 10 сентября стала на якорь в Портсмуте (Англия), где были закуплены некоторые припасы, навигационные инструменты и карты. Выйдя из Портсмута 21 сентября, шлюп на 58-й день плавания пересек экватор. В. М. Головнин поздравил экипаж с успешным плаванием и приказал выдать всем матросам двухмесячное жалованье за отличное выполнение своих обязанностей, а офицеров и гардемарин пообещал при первом же удобном случае представить к наградам.
Пополнив запасы продовольствия и пресной воды в Рио-де-Жанейро, шлюп направился на юг и, на этот раз успешно обогнув мыс Горн, вышел в Тихий океан. После стоянки в Кальяо (Перу) «Камчатка» пересекла Тихий океан и 3 мая 1818 г. прибыла в Петропавловский порт. Сдав доставленные грузы, В. М. Головнин направился к Командорским и Алеутским островам. Погода не благоприятствовала исследованиям, но ему удалось астрономическим способом определить положение обоих Командорских островов — Беринга и Медного, а также ряда островов Алеутской гряды: Атгу, Тихкиняк (острова Шумагина), южного из Евдокеевских островов, Укамок (о. Чирикова) и Ситкинак (близ о. Кадьяк).
