21 июня 1900 года «Заря» торжественно покинула Петербург. Началось плавание, рассчитанное на три года. Нет нужды в деталях описывать это путешествие — сохранился и издан в 1959 году подробнейший дневник Толля.
Более чем через год после выхода из Петербурга, 9 сентября 1901 года, «Заря» достигла района предполагаемой Земли Санникова. «Малые глубины говорят о близости земли, — записывает Толль в дневнике, — но до настоящего времени ее не видно…» Матрос из «вороньего гнезда» разглядел только подковообразный ледяной пояс, а за ним — полосу свободной воды («…у меня закрадываются тяжелые предчувствия… но довольно об этом!»). На следующий день сгустился тяжелый туман, сделав дальнейшие поиски бессмысленными и принеся Толлю неожиданное облегчение: «Теперь совершенно ясно, что можно было десять раз пройти мимо Земли Санникова, не заметив ее».
16 сентября судно встало на зимовку в лагуне Нерпалах, у западного берега острова Котельного. В течение зимы «Заря» работала как стационарная метеорологическая и геофизическая станция. А 5 июня, когда было еще далеко до освобождения «Зари» из ледового плена, Э.В. Толль, астроном Ф.Г. Зееберг и двое местных охотников-промышленников — Василий Горохов и Николай Дьяконов — вышли по маршруту Котельный — Фаддеевский — мыс Высокий на Новой Сибири, а далее — больше ста верст почти прямо на север по льду Восточно-Сибирского моря — на остров Беннетта. Целью похода было изучение природных условий этих островов, но в глубине души Э.В. Толль таил мечту, что с острова Беннетта ему удастся увидеть Землю Санникова, а может быть, и пройти на нее. Планировалось, что летом «Заря» снимет группу с острова Беннетта…
Ледовая обстановка летом 1902 года сложилась крайне тяжелой. После трех неудачных попыток пробиться к острову Беннетта «Заря» была вынуждена уйти в Тикси. Таков был приказ Э.В. Толля, оставленный командиру судна. «Предел времени, когда Вы можете отказаться от дальнейших стараний снять меня с острова Беннетта, определяется тем моментом, когда на “Заре” израсходован весь запас топлива до 15 тонн угля…»