В декабре 1736 года санным путём вместе с геодезистом Чекиным вернулся в Якутск. В 1738—1739 году, после ремонта «Якутска», принял участие в экспедиции Х. П. Лаптева. В 1741—1742 годах исследовал западное побережье полуострова Таймыр, устья рек Хатанги, Пясины и Енисея, открыл самое северное место континентальной Евразии, которое позже было названо в его честь мысом Челюскин.