21 июня 1900 года под руководством Эдуарда Толля из Кронштадта вышла экспедиция на поиски Земли Санникова.
Первым о существование Земли Санникова как отдельного массива суши предположил купец и полярный путешественник Яков Санников. Он считал, что она должна находиться к северу от острова Котельного. По словам охотника, над морем поднимались «высокие каменные горы». К тому же, перелётные птицы весной улетали дальше на север, а осенью возвращались с потомством, поэтому предполагали, что расположенная на севере Земля Санникова относительно тепла и плодородна. Но доказать это предположение было крайне сложно, потому что гипотетическая новая земля могла быть скована льдами непрерывно на протяжении десятилетий.
Барон Э. В. Толль был убеждён в существовании Арктиды — северного полярного континента, побережье которого, по его мнению, и наблюдал Яков Санников. Он несколько раз отправлялся в арктические экспедиции на поиски Земли Санникова.
13 августа 1886 года Толль написал в своём дневнике:
"Горизонт совершенно ясный. В направлении на северо-восток ясно увидели контуры четырёх столовых гор, которые на востоке соединились с низменной землей. Таким образом, сообщение Санникова подтвердилось полностью. Мы вправе, следовательно, нанести в соответствующем месте на карту пунктирную линию и написать на ней: «Земля Санникова»…"
В 1893 году Толль вновь наблюдал на горизонте полоску гор, которые он отождествил с Землёй Санникова. Но Фритьоф Нансен, прошедший в том же году на своем судне «Фрам» мимо Новосибирских островов и достигший 79 градуса северной широты, где должна была располагаться Земля Санникова, не нашёл никаких её следов.
В сентябре 1902 года в ходе Русской полярной экспедиции на шхуне «Заря» группа Эдуарда Толля пропала без вести.
Считается, что Земля Санникова, как и многие арктические острова, в том числе и большая часть Новосибирских, была сложена не из скал, а из ископаемого льда, поверх которого был нанесён слой грунта. Со временем лёд растаял, и Земля Санникова исчезла, как исчезали и некоторые другие острова, образованные ископаемым льдом.