Георг Вильгельм Стеллер, зоолог и врач, был зачислен в 1737 г. как адъюнкт Академии наук по его просьбе во Вторую Камчатскую экспедицию. В сентябре 1740 г. он прибыл на Камчатку, в Большерецк, а оттуда в конце марта 1741 г. добрался до Петропавловска.
В июне он вышел в плавание вместе с Берингом на «Св. Петре», а 20 июля подошел к о. Каяк. За 10 часов, проведенных там, Стеллер отметил мягкость климата острова по сравнению с Камчаткой расположенной на 10° южнее, и сделал вывод что к северу от Каяка (за 60° с. ш.) простирается суша, защищающая остров от северных ветров. За такое короткое время Стеллер описал 163 вида растений и животныx Каяка. Словом, он стал первым ученым-исследователем Северо-Западной Америки.
На обратном пути Стеллер высаживался на один из Шумагинских о-вов (видимо, Нагай), описал его фауну и собрал небольшое количество противоцинготных растений. Он дал первую этнографическую характеристику алеутов. Во время тяжелой зимовки на о. Беринга Стеллер изучил его физическую географию и фауну и набросал одну из важнейших своих работ – «О морских животных», где впервые описал морскую (стеллерову) корову, сивуча, морского кота (рыба семейства скатовхвостоколов) и калана (камчатского бобра), а также «сухопутных» голубых песцов. С остальными уцелевшими моряками 26 августа 1742 г. он вернулся в Петропавловск.
Стеллер прожил на Камчатке в общей сложности два года, исследуя ее природу и население. Интерес представляет его «Описание земли Камчатки, ее обитателей, их нравов, имен, образа жизни и различных обычаев» (1744); оно сильно уступает работе на ту же тему С. П. Крашенинникова, материалами которого он частично воспользовался.
Однако Стеллер все же дал некоторые дополнительные сведения о полуострове, в основном о его рельефе. Он первый правильно указал, что к западу от Главного (Срединного) хребта Камчатки вдоль Охотского моря простирается неширокое, низменное, «слабо наклоненное, мшистое» пространство, дренируемое множеством мелких рек; что на востоке полуострова имеются «другие большие горы, [которые] тянутся с юга-запада на северо-восток, спускаются многочисленными длинными шпицами и мысами в море и образуют значительные изгибы» берега. В Охотск Стеллер прибыл в 1743 г., провел в Сибири еще около трех лет и на пути в Петербург умер «от горячки» в Тюмени в 1746 г.
Студент академии Степан Петрович Крашенинников, сын солдата, был «из числа тех, кои ни знатною природою, ни фортуны благодеянием не предпочтены, но сами собою, своими качествами и службою, произошли в люди, кои ничего не заимствуют от своих предков и сами достойны называться начальниками своего благополучия» (Г. Миллер). Зачисленный во Вторую Камчатскую экспедицию и прикомандированный к И. Г. Гмелину, он в 1733—1736 гг. путешествовал с ним по Сибири.
В 1737 г. С. Крашенинникова направили из Якутска на Камчатку. Он прибыл в Охотск и в начале октября перешел морем в Большерецк. Во время перехода судно дало течь, в воду сбросили почти весь груз, в том числе и чемодан с бельем С. Крашенинникова: «И больше у меня не осталось, — писал он в первом (с Камчатки) рапорте, — как только одна рубашка, которая в ту пору на мне была».
На Камчатке русские тогда строили только курные избы, но и такие «черные» жилища казались студенту уютными, так как, случалось, его помещали в каморку, в которую «...пущается тепло окнами из черных изб. Но в оных каморках зимою как ради стужи, так и ради угару жить невозможно...». Его зачислили на хлебное довольствие, но жалованья не платили два года – забыли прислать приказ из Охотска. А когда (в 1741 г.) Стеллер прибыл на Камчатку, то Крашенинников получил двести рублей за два года, но его сняли с хлебного довольствия. В таких условиях студент начал и с несколькими помощниками из служивых, т. е. солдат или казаков, за четыре года завершил всестороннее исследование Камчатки (площадь полуострова 370 тыс. км2).
В 1738 г. С. Крашенинников дважды пересек полуостров в его южной части. Весной, посетив долину р. Паужетки, левый приток р. Озерной, он обнаружил и впервые описал камчатские гейзеры, бьющие «во многих местах как фонтаны, по большей части с великим шумом, в вышину на один и на полтора фута». Вторую группу гейзеров, «вода [которых] бьет вверх аршина на два [1 м 42 см] с великим шумом», он отметил в долине р. Банной, бассейн р. Быстрой.
Между устьями р. Большой и Авачинской губой, немного не доходя до нее, он обследовал Авачинскую Сопку. Вернувшись в Большерецк той же дорогой, он осмотрел юго-западное побережье Камчатки, но не дошел около 60 км до мыса Лопатки (Курильское озеро посетил один из ого служивых).
В ноябре 1738 – апреле 1739 г. С. Крашенинников прошел от устья Большой вдоль западного берега Камчатки до 54°30' с. ш., по долине р. Колпаковой поднялся до Срединного хребта, перевалил его, дошел до верховья Камчатки, а по ней спустился до устья и, таким, образом, пересек полуостров в третий раз – в северо-восточном направлении. Затем осмотрел восточный берег до Авачинской губы и пересек Камчатку в четвертый раз, возвращаясь в Большерецк. В августе 1739 – марте 1740 г. С. Крашенинников в пятый раз пересек полуостров, пройдя от Большерецка до Нижнекамчатска, и обследовал северо-восточного побережье до устья р. Караги (против о. Карагинского).
По расспросным данным, С. Крашенинников собрал сведения о жителях этого острова (племя ительменов), исчезнувших в XIX в. по невыясненным причинам, и записал ряд слов их диалекта. Затем он в шестой раз пересек Камчатку в северной, самой узкой ее части. Изучив северо-западный берег от р. Лесной до Тигиля, он в седьмой раз пересек полуостров в восточном направлении до Нижнекамчатска. Вернулся он в Большерецк пройденным уже ранее путем, закончив восьмое пересечение Камчатки.
В конце 1740 г. С. Крашенинников в девятый раз пересек полуостров – от Большерецка до Нижнекамчатска, а в феврале-марте 1741 г. совершил десятое пересечение. Он поднялся по р. Камчатке до Верхнекамчатска, вышел затем к Охотскому морю (у 55° с. ш.) и обследовал берег до Большерецка.
Десятикратное пересечение полуострова дало Крашенинникову основание для обобщенной характеристики его рельефа: «Камчатский мыс [полуостров] по большей части горист. Горы от южного конца к северу непрерывным хребтом простираются и почти на две равные части разделяют землю [Срединный хребет]; а от них другие горы к обоим морям лежат хребтами... Низменные места находятся только около моря, где горы от оного в отдалении, и по широким долинам, где между хребтами знатное расстояние...» (долина р. Камчатки). С. Крашенинников проследил Срединный хребет приблизительно на 900 км (длина его 1200 км).
Впервые весь этот водораздел многочисленных коротких рек, принадлежащих бассейнам Охотского и Берингова морей, нанесен на карту в 1742 г., очевидно, по материалам Г. Стеллера и С. Крашенинникова. Автор ее – уже упоминавшийся нами Я. Линденау. Ему, между прочим, принадлежит первая характеристика Парапольского дола – узкой и длинной (425 км) межгорной впадины, отделяющей Пенжинский хребет, также показанный на его карте, от Корякского нагорья.
С. Крашенинников описал четыре восточных камчатских носа (полуострова) – Шипунский, Кроноцкий, Камчатский и Озерный – и образуемые ими заливы – Кроноцкий, Камчатский и Озерный, а также ряд бухт (Авачинская и др.). Он проследил течение крупных рек, в том числе Камчатки (758 км), описал ряд озер, включая Нерпичье и Кроноцкое. «Что касается до огнедышащих гор и ключей, то едва может сыскаться место, где бы на столь малом расстоянии... такое их было довольство». Он лично исследовал почти все высочайшие «горелые сопки» — Авачинскую, Корякскую, Кроноцкую, вулкан Толбачик, поднимающиеся на 2741—3682 м над уровнем моря, и величайший действующий вулкан Евразии — Ключевскую Сопку (4750 м).
Общая длина пройденного С. Крашенинниковым камчатского побережья – более 1700 км, а внутренних учтенных маршрутов – более 3500 км. Не осмотрены им только два береговых участка: западный, между 55 и 58° с. ш., и юго-восточный – от мыса Лопатки до 53° с. ш., всего около 700 км. При этом он один представлял собою комплексную экспедицию, выступая то как геолог и географ, то как ботаник и зоолог, то как историк и этнограф, то как лингвист.
В июне 1741 г. С. Крашенинников оставил Камчатку и через Сибирь вернулся в Петербург в конце 1742 г. В апреле 1750 г. он был утвержден «профессором натуральной истории и ботаники», т. е. стал академиком.
В 1751 г. он закончил «Описание земли Камчатки» — монументальный труд, лучшее в мировой литературе XVIII в. страноведческое описание малоизвестной земли, но оно увидело свет лишь в 1756 г. – через год после его смерти. Эта работа вскоре была переведена на четыре европейских языка, стала образцом для нескольких поколений географов и сохранила большое значение до нашего времени.