Даниил Готлиб Мессершмидт, доктор медицины, уроженец города Данцига (Гданьска), в 1716 г. был приглашен в Россию Петром I для изучения «всех трех царств естества» Сибири. В 1720 г. он выехал в первую правительственную научную экспедицию «для изыскания всяких раритетов и аптекарских вещей: трав, цветов, корней и семян».
В марте 1721 г. из Тобольска он проехал на санях вверх по Иртышу до устья Тары и отметил, что вся пройденная местность – «сплошная равнина, покрытая лесом». Он верно указал, что город Тара лежит на возвышенности – действительно, здесь находится несколько приподнятый северо-западный край Барабинской степи. Д. Мессершмидт пересек ее примерно по 56° с. ш. и, переправившись через Обь, добрался до Томска. Он охарактеризовал Барабу как большую равнину с маленькими озерами и болотами; близ Оби появились «небольшие холмы, которых ни в середине, ни в начале Барабы найти нельзя».
В июле на трех каюках Д. Мессершмидт поднялся по Томи, проследив почти все ее течение, причем в одном из береговых обнажении нашел скелет мамонта. Через Кузнецкий Алатау и северную часть Абаканского хребта на лошадях он достиг р. Абакана (сентябрь 1721 г.) и проехал в Красноярск (начало 1722 г.).
Весной и летом того же года на плотах он спустился по р. Большому Кемчугу до р. Чулыма и изучил ее верхнее течение. Затем исследовал низовье Абакана и верхний Енисей в районе выхода реки на равнину (близ 53° с. ш.). В октябре он вернулся в Красноярск, едва не утонув в Енисее; часть его багажа погибла.
Итогом работ 1722 г. было первое исследование Кузнецкого Алатау и Минусинской котловины. Д. Мессершмидт описал ее как чистую степь, к югу и юго-западу холмистую, участками гористую, с большим количеством мелких озер, курганов и могильников. Он обнаружил там письменность хакасов VII-XVIII вв. и первый выполнил археологические раскопки ряда курганов края.
Летом 1723 г. Д. Мессершмидт сплыл по Енисею до Туруханска и поднялся по Нижней Тунгуске до ее верховьев (близ 58° с. ш.). Он описал пороги, быстрины (шиверы), отметил устья 56 притоков, определил географическую широту 40 пунктов и охарактеризовал берега реки на протяжении более 2700 км, выделив три участка.
На широтном отрезке до устья р. Илимпеи Нижняя Тунгуска течет среди скал, покрытых лесом (южное окончание плато Сыверма). На меридиональном отрезке (примерно до 60° с. ш.) оба берега сначала становятся плоскохолмистыми, а затем очень ровными – восточный край Центрально-тунгусского плато. В этом районе (близ 60°30’ с. ш.) Д. Мессершмидт обнаружил пласты каменного угля. За 60° с. ш. и далее к югу местность вновь приобрела гористый характер – северное окончание Ангарского кряжа. Итак, маршрут по Нижней Тунгуске прошел по центральной части Среднесибирского плоскогорья, и, следовательно, Д. Мессершмидт стал его первым научным исследователем.
16 сентября Д. Мессершмидт пересел на подводы и через четыре дня достиг р. Лены у 108° в. д. Оттуда он поднялся на лодках к ее верховьям, ведя съемку, и зимним путем прибыл в Иркутск. Д. Мессершмидт убедился, что течение верхней Лены, показанное на карте Н. Витсена, совершенно не соответствует действительности. На левобережье реки он отметил наличие Березового хребта (представление об этой самой южной, как долгое время считалось, возвышенности Среднесибирского плоскогорья, играющей роль водораздела Ангары и Лены, просуществовало до 30-х гг. ХХ в.).
В марте 1724 г. д. Мессершмидт по санному пути проехал берегом Байкала к устью Селенги. Он отметил, что река проходит через Байкальские горы (стык хребтов Хамар-Дабан и Улан-Бургасы), и до начала мая провел в Удинске (Улан-Удэ). Затем он пересек Забайкалье до Нерчинска примерно по 52° с. ш. со стоянками у небольших озер или в острогах. По пути он осмотрел рудники и источники, описал несколько видов животных, в том числе степного барана, а в берегах Ингоды первый в Сибири обнаружил раков, не известных жителям края.
Из Нерчинска в середине августа он направился на юго-восток к озеру Далайнор (Хулунчи) «по совершенно ровной степи, в которой... до самого горизонта не видно ни холмика, ни дерева, ни кустика». Он правильно отметил, что озеро вытянуто на юго-запад; берега его «повсюду... очень плоские и... болотистые... дно илистое, вода белая и содержит много извести...». У Далайнора переводчики и проводники сбежали от Мессершмидта; он заблудился, пришлось и поголодать. Определившись, он двинулся на северо-запад по голой холмистой степи, но был задержан монгольским отрядом. Через две недели его отпустили и по рр. Онону и Ингоде он достиг Читы, а в апреле 1725 г. вернулся в Иркутск.
Маршрут из Иркутска в Енисейск занял около трех недель: во время плавания по Ангаре Д. Мессершмидт заснял всю реку, определив длину ее в 2029 верст, т. е. завысил почти на четверть: истинная – 1779 км. Он описал все ее пороги, сравнительно легко им преодоленные (кроме Падуна), — вода в Ангаре в тот год была высокая.
В середине августа Д. Мессершмидт из Енисейска добрался до р. Кети и сплыл по ней до Оби. Спуск по Оби он использовал для съемки, фиксируя многочисленные излучины реки. В начале октября он достиг Сургута; наступившие морозы и ледостав вынудили его дожидаться целый месяц под открытым небом санной дороги. В ноябре по Оби он прибыл в Самаров (Ханты-Мансийск) на Иртыше близ его устья. По поручению д. Мессершмидта пленный шведский офицер Филипп Юхан Табберт (Страленберг) выполнил опись Оби между устьями Томи и Нети, и таким образом длина заснятого ими течения реки составила более 1300 км. Ф. Табберт принимал участие в археологических раскопках в Минусинской котловине и заснял Енисей на отрезке Красноярск – Енисейск. Но главная его работа – составление карты Сибири, основанной главным образом на расспросных данных.
В марте 1727 г. Д. Мессершмидт вернулся в Петербург, закончив семилетнее путешествие, положившее начало планомерному изучению Сибири, он проявил исключительное трудолюбие: путешествуя большей частью один, он собрал крупные ботанико-зоологические, минералогические, этнографические и археологические коллекции (большая их часть погибла во время пожара в здании Академии наук в 1747 г.). В Сибири он первый обнаружил вечную мерзлоту – очень крупное географическое открытие. По данным своих съемок, он установил, что изображения Оби, Ангары, Нижней Тунгуски на прежних картах были далеки от действительности. Результатом путешествия было десятитомное «Обозрение Сибири, или Три таблицы простых царств природы» — латинская рукопись, которая хранится в Академии наук. Хотя это «Обозрение...» не переводилось и не издавалось на русском языке, оно использовалось многими русскими исследователями Сибири разных специальностей.