Четвертому (Ленско-Камчатскому) отряду Великой Северной экспедиции предстояло описать побережье к востоку от устья Лены до пролива, ведущего в Тихий океан, «если таковой существует» (о том, что некий Семен Дежнев якобы когда-то прошел этим проливом, никто не знал вплоть до ХХ столетия; не знал этого и сам Дежнев). Работы отряда были начаты летом 1735 г. под руководством шведа Питера Ласинуса, но уже в декабре того же года он умер, и начальником отряда был назначен лейтенант Дмитрий Лаптев (двоюродный брат Х. Лаптева). На трех плоскодонных дощаниках Лаптев спустился по Лене до ее устья, перегрузил снаряжение и провиант на бот «Иркутск» и летом 1736 г. вышел в море на восток. Встретив на пути сплошные льды, экспедиция была вынуждена вернуться в устье Лены. Весной 1739 г. Лаптев прибыл в Якутск и стал готовить новую экспедицию. Вскоре «Иркутск» вновь вышел в море. В конце августа бот прошел между островом Большой Ляховский и материком в Восточно-Сибирское море, достиг устья Индигирки, но наступившие морозы зажали его в ледяной плен. Лаптев решил встать на зимовку, во время которой путешественникам удалось предпринять съемки берегов Индигирки и Яны. К декабрю 1739 г. экспедицией Лаптева была составлена карта огромного района от Лены до Алазеи.   В июне 1740 г. «Иркутск» освободился из ледового плена и двинулся дальше на восток. За мысом мысу Большой Баранов путь снова преградили мощные льды. Лаптев вынужден был повернуть судно обратно и стать на зимовку у Нижнеколымского острога. Отсюда исследовательские партии отправлялись для изучения и описания территорий, расположенных между нижними течениями реки Колымы и ее притока Большой Анюй, а также в бассейне реки Анадырь. В июне 1741 г. экспедиция снова вышла в море. На этот раз впереди бота плыли две лодки, которые отыскивали проходы между льдами, но опять из-за сложной ледовой обстановки «Иркутску» не удалось обогнуть мыс Большой Баранов. Тогда Лаптев принял решение закончить морскую часть экспедиции и вернуться в Нижнеколымск. Дальнейшие исследования уже велись на суше. Отряд Лаптева на собачьих и оленьих упряжках выступил из Нижнеколымска и в середине ноября прибыл в Анадырский острог. По пути исследователями были описаны бассейн рек Большой Анюй и Анадырь. Зи мой Лаптев выполнил съемку территории от реки Анадырь до Пенжинской губы, а летом 1742 г. описал реку Анадырь до самого устья. В конце 1743 г., после семи лет работы на севере, Д. Лаптев вернулся в Петербург. Его вклад в исследование побережья Ледовитого океана был огромен: из всего обследованного побережья Великой Северной экспедицией (от Печоры до мыса Большой Баранов) треть была нанесена на карту отрядом Лаптева.