В мае 1740 года прибыл в Якутск, затем отправился в Охотск, а в сентябре перебрался на Камчатку и по май 1741 года проводил исследования полуострова, посетил вулкан Авача, мыс Лопатка, Северные Курилы и составил первое этнографическое описание камчадалов.KamchatkaMedia
Исследователь подробно описал биологию морской (Стеллеровой) коровы, большого очкового баклана (впоследствии оба вида были истреблены охотниками), сивуча, морского котика, морского бобра, голубого песца.KamchatkaMedia
На востоке были выделены "другие большие горы [которые] тянутся с юго-запада на северо-восток, спускаются многочисленными длинными шпицами и мысами в море и образуют значительные изгибы" берега.KamchatkaMedia
По свидетельству современников, в частности И. Гмелина, Стеллер обладал блестящими способностями, обширными знаниями, редкой работоспособностью, ярким живым умом и веселым характером.KamchatkaMedia