تم تصميم الرحلة الثانية لجيمس كوك ، من 1772 إلى 1775 ، بتكليف من الحكومة البريطانية بمشورة من الجمعية الملكية ، للإبحار حول العالم إلى أقصى الجنوب قدر الإمكان لتحديد ما إذا كان هناك أي كتلة يابسة كبيرة في الجنوب ، أو تيرا أوستراليس. في رحلته الأولى ، أظهر كوك من خلال الإبحار حول نيوزيلندا أنه لم يكن مرتبطًا بمساحة أكبر من اليابسة في الجنوب ، ورسم مخططًا للساحل الشرقي بأكمله لأستراليا ، ومع ذلك يُعتقد أن تيرا أوستراليس تقع جنوبًا. لا يزال ألكساندر دالريمبل وآخرون من الجمعية الملكية يعتقدون أن هذه القارة الجنوبية الضخمة يجب أن تكون موجودة. بعد التأخير الناجم عن المطالب غير المعقولة لعالم النبات جوزيف بانكس ، تم تجهيز السفن Resolution and Adventure للرحلة وأبحرت إلى القطب الجنوبي في يوليو 1772 ، في 17 يناير 1773 ، كانت Resolution هي أول سفينة تغامر جنوب القطب الجنوبي. الدائرة ، والتي قامت بها مرتين في هذه الرحلة. كان المعبر الأخير من هذا القبيل ، في 3 فبراير 1774 ، هو أقصى اختراق جنوبي ، حيث وصل إلى خط عرض 71 درجة 10 جنوبا عند خط الطول 106 درجة 54 غربًا. أجرى كوك سلسلة من عمليات المسح الواسعة عبر المحيط الهادئ ، وأثبت أخيرًا عدم وجود Terra Australis في خطوط العرض المعتدلة من خلال الإبحار فوق معظم مواقعها المتوقعة.

وأثناء رحلته ، زار جزيرة إيستر ، وجزر ماركيساس ، وتاهيتي ، وجزر سوسايتي ، ونيوي ، وجزر تونغا ، ونيو هبريدس ، وكاليدونيا الجديدة ، وجزيرة نورفولك ، وجزيرة بالميرستون ، وجزر ساندويتش الجنوبية ، وجورجيا الجنوبية ، والعديد منها ذكر اسمه في هذه العملية. أثبت كوك أن Terra Australis Incognita هي أسطورة وتوقع أن توجد أرض أنتاركتيكا خلف الحاجز الجليدي.

في هذه الرحلة ، استخدم ويليام ويلز الكرونومتر Larcum Kendall K1 بنجاح لحساب خط الطول. قام ويلز بتجميع كتاب سجل الرحلة ، وتسجيل المواقع والظروف ، واستخدام واختبار الأدوات المختلفة ، بالإضافة إلى إجراء العديد من الملاحظات للأشخاص والأماكن التي تمت مواجهتها في الرحلة.