Экипаж состоял из 130 человек. В числе молодых офицеров находились будущие славные исследователи Ф.П. Врангель, Ф.П. Литке, Ф.Ф. Матюшкин.
Для более глубокого и всестороннего изучения стран, которые предстояло посетить русским морякам, Головнин решил взять в дальнее плавание художника Тихонова.
23 октября корабль достиг экватора. На семьдесят первый день плавания «Камчатка» прибыла в Рио-де-Жанейро. Головнин собрал много ценных сведений по истории Бразилии, страны, ограбленной английскими колонизаторами.
В мае 1818 г. экспедиция прибыла на Камчатку. Начальником Камчатской области был в то время давнишний друг В.М. Головнина – П.И. Рикорд, много сделавший для освоения далекой окраины русской земли.
Головнин занялся определением географических координат некоторых островов Алеутской гряды и прошел вдоль нее курсом, которым еще не плавал ни один из его предшественников.
В июне «Камчатка» вошла в Павловскую гавань на остров Кадьяк. За девять дней пребывания на этом острове исследователь составил обстоятельную карту Чиниатского залива. Имея поручение обследовать деятельность Российско-американской компании, Головнин вскрыл злоупотребления местных администраторов. В его «Записке о состоянии Российско-американской компании» содержится большой материал о местном населении, его занятиях, быте, нравах.
Во второй половине августа «Камчатка» отправилась к берегам Калифорнии. Головнин посетил поселок и крепость Росс, над которой реял флаг Российско-американской компании.
Исследователь обстоятельно описал Калифорнию, ее природные богатства, климатические условия, социальный строй. Он отмечал изобретательность и исключительное трудолюбие индейцев. В одной миссии русские моряки встретили много индейских музыкантов и певчих.
В октябре «Камчатка» направилась к Гавайским островам. Встречаясь с гавайцами, Головнин был прост и внимателен и пользовался у них расположением.
В 1821 г. капитан-командор Головнин был назначен помощником директора Морского корпуса. На новом посту он проявил исключительную заботу о подготовке высококвалифицированных морских офицеров.
В 1823 г. В.М. Головнин стал генерал-интендантом флота; в его ведении находились все верфи и береговые здания Адмиралтейства. И на этом поприще он также отдавал все свои силы и огромный опыт строительству флота на Балтийском и Белом морях. Обладая глубокими познаниями в различных областях военно-морского дела, он лично наблюдал за постройкой и вооружением кораблей.
В 1827 г. в подчинение Головнина были переданы Кораблестроительный, Комиссариатский и Артиллерийский департаменты. Все свои силы Василий Михайлович отдавал укреплению отечественного флота; в течение семи лет на балтийских и архангельских верфях было построено двадцать шесть линейных кораблей, двадцать шесть фрегатов и множество мелких судов. Многие из этих кораблей покрыли себя неувядаемой славой в Наваринском и Синопском сражениях.
