Для экспедиции был построен бриг «Новая Земля» грузоподъемностью в 200 тонн, длиной 24,4 м, шириной 7,6 м, осадкой 2,7 м. Важно, что этот бриг имел сплошной набор, т. е. шпангоуты его были поставлены вплотную друг к другу, щели между ними проконопачены, а подводная часть обшивки обшита медными листами. Проведение в случае необходимости вынужденной зимовки было обеспечено приемом на борт 16-месячных запасов продовольствия и снаряжения. По тому времени экспедиция была неплохо снабжена приборами и инструментами. На бриге имелись компасы, лаги, склянки (песочные часы), хронометры, медные секстаны Кука и деревянные секстаны (секстан — угломерный инструмент для измерения высот небесных светил и углов на земной поверхности), ртутный барометр, три термометра и один инклинатор (прибор для измерения угла наклонения вектора магнитного поля).
Экипаж брига состоял из командира лейтенанта Федора Литке, затем лейтенанта Михаила Лаврова, мичмана Николая Чижова, штурмана Ивана Федорова, штаб-лекаря Исаака Тихомирова, двух штурманских помощников и 36 матросов.
Бриг вышел в море 27 июля 1821 г. Работы первого года были фактически только рекогносцировкой, во время которой Литке знакомился с общими условиями плавания и работы и проверял морские качества корабля. Но уже 31 июля 1821 г., лавируя к северу от о. Моржовец в Горле Белого моря, бриг сел на мель, которая отсутствовала на картах, имевшихся у Литке (с тех пор банка носит его имя). «Надлежало подумать о том, — вспоминал Литке, — чтобы бриг в малую воду не опрокинуло. Опасения мои на этот счет весьма увеличились, когда поднявшимся на нашу беду пресвежим от NО ветром стало его валить на левую сторону. Весь верхний рангоут был тотчас спущен, и под бриг устроены подставы из брамстеньг и лисель-спиртов [и то, и другое — рангоутное дерево, т. е. специальные балки. — Авт] Но все эти деревья ломало одно за другим в щепы, и наконец судно наклонилось настолько, что я каждую минуту ожидал, что оно вовсе опрокинется. Вдруг поднялось оно, с некоторым треском, и стало совершенно прямо. Мы недоумевали, чему приписать столь странный случай. После, когда бриг совершенно обсох, увидели мы, что киль его находится в канале или жолобе, по обеим сторонам которого были сугробы [песчаные. — Авт.], на которых пузо его лежало весьма спокойно. Я и сейчас не знаю, сам ли бриг тяжестью своею сделал себе такое место, образовалось ли оно от набиваемого волнением песку, или мы, по счастью, попали уже на готовое» [31, с. 118].
Когда начался прилив, то удалось стронуть бриг с места при помощи натянутого заранее стоп-анкера с кабельтовым Когда бриг отошел на милю от мели, командир смог вздохнуть спокойно.
Посадка на мель при выходе из Белого моря в Баренцево и длительное лавирование против неблагоприятных северных ветров позволили убедиться в ряде неточностей и ошибок на картах Белого моря, особенно в его Воронке. Так, например, оказалось, что долгота Канина Носа была дана на картах с ошибкой в 1 градус, и расстояние от Канина Носа — самого северного мыса полуострова Канин — до мыса Святой Нос на западной оконечности Тиманского берега считалось на 30 миль больше действительного.
План работы на 1822 г. включал следующее: до начала августа произвести опись некоторых районов по Мурманскому берегу. У берегов Новой Земли планировалось обогнуть архипелаг с севера из Карского моря, пройдя в него через Маточкин Шар. Кроме того, было рекомендовано Литке помимо гидрографических работ: «во время плавания вашего вы обязаны вести, кроме судового журнала, особые записки, в которые помещать все происшествия от начала до конца по вверенной вам экспедиции, с вашими наблюдениями, не оставляя ничего без замечания, внося в оные все, что покажется вам новым и стоящим любопытства, не только по морской части, но и вообще во всем том, что служит к распространению познаний человеческих» [31, с. 143].
К имевшемуся ранее набору инструментов были добавлены ареометр, телескоп и механический лаг.
С 9 июля по 17 августа были выполнены все намеченные для Мурманского побережья гидрографические работы. Затем бриг направился к побережью Новой Земли. По пути было установлено, что о. Витсена, якобы лежащий в 160 милях к западу от Новой Земли, фактически не существует.
20 августа корабль подошел к побережью Новой Земли. Льдов не было. В тумане бриг прошел мимо входа в пролив Маточкин Шар, и Литке решил продолжить движение на север, а пролив описать на обратном пути.
23 августа моряки увидели мыс, покрытый снегом и круто обрывающийся в море. Берег возле мыса заворачивал к юго-востоку, широта его была 76°34′, и Литке принял его за самый северный мыс архипелага — мыс Желания. В действительности это был мыс Нассау. Льды не позволили идти далее на север, и Литке не обнаружил своей ошибки.
29 августа бриг вошел в Маточкин Шар. Литке ограничился определением географических координат западного входа в пролив, при этом широта оказалась на 20′ меньше ранее определенной Розмысловым. Выйдя из Маточкина Шара 2 сентября, Литке направился к югу, производя опись побережья от южного Гусиного Носа на полуострове Гусиная Земля. Начавшийся шторм препятствовал продолжению работ, и 12 сентября бриг направился в Архангельск.
Адмиралтейский департамент был доволен работой экспедиции. По итогам двух лет работы начальник экспедиции Федор Петрович Литке 1-й был произведен в следующий чип капитан-лейтенанта. Лейтенант Михаил Лавров за два года экспедиции был пожалован кавалером ордена Св. Владимира 4-й степени, а сменивший на второй год экспедиции мичмана Николая Чижова мичман Александр Петрович Литке 2-й (брат Федора Петровича) — ордена Св. Анны 3-й степени. Прочие начальственные чины и все моряки брига получили в единовременное вознаграждение годовой оклад жалования.
На следующий год работы по Мурманскому берегу были закончены к 30 июля, и бриг направился к Новой Земле. Несмотря на неблагоприятные ветры, Литке уверенно вывел бриг к полуострову Гусиная Земля и направил его на север вдоль побережья архипелага. Подойдя к мысу, принятому им в предыдущем году за мыс Желания, Литке убедился в своей ошибке. Заодно он проверил карту Баренца из голландского атласа 1664 г. и убедился в ее сходстве с действительностью. Самое большое расхождение было найдено для Сухого мыса, который был положен Баренцем на 20' западнее действительности.
У мыса Нассау бриг опять встретил льды. Литке повернул к югу и 18 августа подошел к Маточкину Шару. За 6 дней была произведена опись всего пролива со шлюпок. Оказалось, что длина пролива по Розмыслову отличалась от измеренного моряками брига всего на три мили.
