Месяц спустя он был назначен помощником штурмана, а в начале 1756 г. боцманом. Капитаном «Игл» был Хью Паллисер; это была фигура, весьма характерная для флотской верхушки: карьерист и интриган, человек нечистый на руку, он спустя два с лишним десятилетия стал притчей во языцех у парламентской оппозиции (Паллисер был весьма обоснованно обвинен в казнокрадстве и недостойном поведении, проявленном в бою, но военный суд, который действовал по указке покровителя Паллисера — первого лорда Адмиралтейства Сандвича, не только оправдал Паллисера, но и признал действия его «достойными подражания»).

Паллисер, земляк Кука, получив о своем новом подчиненном прекрасные отзывы от одного из членов парламента, тесно связанного с фирмой Уокер, неизменно оказывал Куку покровительство: это было одно из немногих достойных дел, совершенных Паллисером на морской службе.

Летом 1757 г. Кук был назначен штурманом на 64-пушечный корабль «Пемброк».

«Пемброк» в 1758 г. в составе большой флотилии, на которой направлялись в Канаду английские экспедиционные части, совершил переход через Атлантический океан. В следующем, 1759 г. Кук блестяще провел в очень трудных условиях работы по промеру фарватера реки Св. Лаврентия; во многом эти работы обеспечили успех наступательных операций британского флота, благодаря которым была взята столица Канады Квебек. После падения Квебека Кук был назначен в сентябре 1759 г. на корабль «Нортумберленд», флагман флотилии контр-адмирала Александра Колвилла. Всю зиму 1759–1760 гг. судно простояло в порту Галифакс, где в часы досуга Кук основательно изучил математику и астрономию. Осенью 1762 г. Кук блестяще выполнил задание по топографической съемке бухты Пласеншия на Ньюфаундленде и обследовал западное побережье острова.

В конце 1762 г. Кук на короткое время возвратился в Англию, где женился на Елизавете Баттс, девушке, которую он, видимо, знал уже много лет (кстати сказать, Елизавета Баттс пережила Кука на 56 лет и умерла в 1835 г.).