При первом представившемся случае Кук бросил купеческий корабль и перешел в службу на военное судно, где ум , прилежание и опытность необыкновенного матроса скоро обратили на него внимание начальства. Получая повышение за повышением и везде обнаруживая свои способности, знание и твердость характера, Кук через несколько лет занял уже довольно важное место в английском флоте и воспользовался первым свободным временем , чтобы пополнить недостаток первоначального воспитания. Будучи уже сорока лет , Кук принялся изучать геометрию и астрономию, убедившись опытом в необходимости этих наук для моряка; не пренебрегал и литературою и, читая сочинения лучших английских писателей, скоро сам привык излагать свои мысли правильно и ясно.
Кук на практике доказал , что учиться никогда не поздно, и скоро так успел в астрономии, что сделанные им в Америке наблюдения над солнечным затмением обратили на наблюдателя внимание лучших астрономов Англии. Эти наблюдения и молва о твердом характере и добросовестности Кука, побудили одно английское ученое общество назначить его начальником экспедиции, отправляемой в южное полушарие для некоторых астрономических наблюдений и открытий новых земель. Нечего говорить, что Кук , у которого страсть к далеким путешествиям не только не остыла с годами, но еще более усилилась, принял с восторгом предложение общества.
23 августа 1768 года корабль, по названию “Попытка”, на котором Кук был капитаном , поднял паруса и вышел из плимутской гавани. Обогнув через несколько месяцев мыс Горн , Кук только в апреле следующего года бросил якорь у острова Отаити, лежащего на Тихом океане. Окончив здесь все предписанные ему астрономические наблюдения, капитан отправился далее и вскоре открыл целую группу маленьких островов , которыми, дал название островов Товарищества, в честь общества, или товарищества, снарядившего экспедицию. Вслед за этим , повернув в юго-западу, Кук открыл два большие острова, которым дал название Новой – Зеландии. Узкий пролив , разделяющий эти два острова, и теперь называется проливом Кука. Описав эти острова, на что потребовалось более шести месяцев , капитан поплыл обратно и едва было не погиб в Ботанибейском заливе, где корабль его попал на коралловый риф. Отсюда, мимо северных берегов Австралии, через Торресов пролив , достиг Кук Индейского архипелага и датских поселений в Батавии; и наконец , мимо мыса Доброй – Надежды воротился в Англию, сделав множество открытий, важность которых была оценена только впоследствии.