Получив это донесение, Екатерина II распорядилась отправить экспедицию для исследования американских земель к востоку от Камчатки и приведения «американцев» (имелись в виду, конечно, алеуты) в российское подданство. Она получила из соображений секретности официальное название, не отвечавшее её реальному содержанию, — «Экспедиция для описи лесов по рекам Каме и Белой». В соответствии с указом императрицы в 1766 году из Охотска по направлению к Камчатке вышли четыре специально построенные судна. Молодые офицеры российского флота Пётр Креницын и Михаил Левашов возглавили экспедиции. Уже при переходе от Охотска три судна погибли, и для того, чтобы продолжить плавание, пришлось заняться ремонтом и провести две зимы в Нижнекамчатске. Только в июле 1768 года два судна с общим экипажем сто сорок человек вышли в море, взяв курс на восток. Через несколько дней в тумане суда потеряли друг друга и дальше пошли самостоятельно. Открыв по пути по нескольку островов, они встретились около Уналашки. Вместе подошли к острову Унимак и открыли узкий пролив, отделяющий его от полуострова Аляска, который они всё ещё считали островом, по размерам даже меньше Унимака.
Туман снова разлучил суда. Зимовали Левашов и Креницын порознь. Левашов выбрал для зимовки удобную бухту на Уналашке, одну из лучших на Алеутских островах (сейчас она называется Датч-Харбор). Часть команды осталась на судне, часть жила в юрте на берегу. За зиму умерло трое из заболевших цингой, двое пропали без вести. Нелёгкой была зимовка и у Креницына, обосновавшегося на Унимаке: пришлось вытаскивать судно на берег, строить юрты, постоянно обороняться от алеутов. От цинги умерли за зиму шестьдесят человек, в том числе и «ветеран» алеутских промыслов Степан Глотов.
Следующую зиму оба судна провели в Нижнекамчатске, но там было, пожалуй, ещё хуже, чем на островах: летом не удалось запасти достаточно рыбы, потому что эпидемия оспы унесла жизни шести тысяч местных жителей и рыбаков совсем не осталось. Левашов использовал зиму для составления отчёта: им была вычерчена карта всех островов. С Креницыным же случилось несчастье — утонул в реке, когда лодка, в которой он плыл, перевернулась. Из-за его гибели исследования были прекращены. Левашов вернулся в октябре 1771 года в Петербург.
Несмотря на потерю трёх судов и почти половины людей, экспедиция была признана успешной. В самом деле, результаты оказались грандиозны: несмотря на исключительно неблагоприятные условия работы, была положена на карту, хотя и не без ошибок, гигантская дуга из сотен островов, протянувшаяся через северную часть Тихого океана почти на две тысячи километров.
