Харитон встретился со своим кузеном в начале 1738 года в Петербурге, куда тот прибыл с рапортом о работах, проведённых к востоку от Лены. В Сибирь они поехали вместе и 25 мая 1739 года прибыли в Якутск. Харитон Лаптев принял в своё командование дубель-шлюп «Якутск» с экипажем из 45 человек. Через несколько дней судно и дощаники с провиантом отправились вниз по Лене. Достигнув через полтора месяца дельты Лены, Харитон Лаптев вы вёл «Якутск» по Крестовской протоке в море и на правил его к месту зимовки Прончищева, в устье Оленёка.

Продолжил работу Прончищева Харитон Лаптев летом 1739 года. Первое открытие на пути к Хатангскому заливу — небольшая, но глубоко вдающаяся в сушу бухта, которой он даст скандинавское имя — Нордвик («Северная бухта»). Возвращаясь в Хатангский залив, Лаптев открыл остров «длиной поперёк более мили». Над морем «стоит утёсом там якобы стена из одного камня, а с той стороны, которая в губу, лежит берег, пологой и низкой». Островом Преображения назвал его Лаптев. Льды не позволили пройти вдоль восточного берега Таймыра дальше мыса Фаддея, где поставлен был маяк «из камня плиточного вышиной в полторы сажени». Этот лаптевский маяк через 180 лет, в 1919 году, увидели сквозь туман моряки с амундсеновского судна «Мод», направлявшегося к месту дрейфа.

Зимовка Лаптева в Хатангской губе, около устья реки Блудной, прошла благополучно, без болезней и потерь. А весной 1740 года были возобновлены работы: геодезист Чекин с девятью собачьими упряжками и восемнадцатью оленями направился через тундру к устью реки Таймыры, чтобы провести описание берега до устья Пясины. Вёрст триста прошёл Чекин до озера в горах Бырранга и ещё триста до устья Таймыры, а там на запад — со съёмкой. На карту лёг стокилометровый участок побережья. На 76° 26’ с. ш. поставил Чекин свой маяк, а дальше не пошёл, потому что кончился корм для собак. В Хатангское зимовье он вернулся через два месяца, в конце мая, «с крайнею нуждою».

Когда Чекин вернулся, Лаптев отправил на Таймырское озеро две группы аборигенов для заготовки рыбы и организации склада. После того как вскрылся лёд на озере (в июле), эта рыбацкая бригада на лодке спустилась в устье Таймыры. Туда направил Лаптев «Якутск». Удалось пройти вдоль таймырского побережья не более двухсот вёрст, и судно попало во льды. Течение и ветер загнали его в ловушку, из которой судно не выбралось. У «Якутска» был обломан форштевень и пробит борт.

24 августа не выдержавший давления льдов «Якутск» затонул. Экипаж судна высадился на льдине, которую быстро уносило в море. Спешно выгрузив продовольствие, люди направились к берегу. С трудом добрались, но это был холодный пустынный берег. Только через полтора месяца, в конце октября, показался на горизонте зимовочный дом в Хатангском заливе. Четверо умерли по дороге, остальные были на пределе истощения и усталости.

Лаптев пришёл к убеждению, что морем выполнить задачу отряда — описать берега Таймырского полуострова — не удастся. Ещё одна зима на Хатанге. На исходе зимы, в марте, Лаптев направил Челюскина с тремя собачьими упряжками через тундру к устью Пясины, Чекина — на восточный берег Таймыры. Туда же в начале марта 1741 года проложил путь Семён Челюскин, выйдя из Туруханска, где его отряд провёл зиму. Он достиг устья Хатанги и, следуя направлению береговой линии, пошёл на север. От мыса Фаддея велись съёмки.