В 1695 году в Анадырский острог прибыл с сотней казаков из Якутска новый приказчик (начальник острога) — пятидесятник Владимир Васильевич Атласов. В следующем году он направил на юг к приморским корякам отряд из 16 человек под командой Луки Морозко, который проник на полуостров Камчатка до реки Тигиль, где обнаружил первый поселок камчадалов. Именно там Морозко увидел неведомые японские письмена (видимо, попали туда с японского судна, прибитого штормом к камчатским берегам), собрал сведения о Камчатском полуострове, протянувшемся далеко на юг, и о гряде островов южнее полуострова, то есть о Курильских островах.

В начале зимы 1697 года в поход отправился на оленях отряд из 120 человек, во главе которого был сам В. В. Атласов. Отряд состоял наполовину из русских, наполовину из юкагиров. Атласов прошел по восточному берегу Пенжинской губы до 60° северной широты, а затем повернул на восток и через горы добрался до устья одной из рек, впадающих в Олюторский залив Берингова моря.

Затем Атласов послал небольшой отряд на юг, вдоль восточного побережья полуострова. Сохранилось сообщение С. П. Крашенинникова о том, что командовал этим отрядом Лука Морозко, что, однако, представляется неверным. Морозко в это время был в Анадырском остроге — после ухода Атласова в поход оставался за него там приказчиком.

В походе Атласова могли участвовать оставленные Лукой на Камчатке казаки и толмач Никита Ворыпаев, а не он сам.

Атласов с основным отрядом возвратился на побережье Охотского моря и прошел вдоль западного берега Камчатки. Но в это время часть юкагиров отряда восстала: «На Палане реке великому государю изменили, и за ним Володимером (Атласовым) пришли и обошли со всех сторон, и почали из луков стрелять и 3 человек казаков убили, и его Володимера во шти (шести) местех ранили, и служилых и промышленных людей 15 человек переранили». Атласов с казаками, выбрав удобное место, «сел в осад». Он послал верного юкагира известить посланный на юг отряд о случившемся. «И те служилые люди к нам пришли и из осады выручили», — сообщал он впоследствии.

Далее отряд двинулся вверх по реке Тигиль до Срединного хребта, переправился через него и в июне — июле 1697 года вышел к устью реки Кануч (Чаныч), впадающей в реку Камчатку. Там был водружен крест с надписью: «В 205 году (1697 году) июля 18 дня поставил сей крест пятидесятник Володимер Атласов с товарыщи», сохранившийся до прихода в эти места через 40 лет С. П. Крашенинникова.

Оставив здесь своих оленей, Атласов со служивыми и с ясачными юкагирами и камчадалами «сели в струги и поплыли по Камчатке реке на низ, и плыли три дни», объясачивая местных камчадалов. Послав разведчика к устью реки Камчатки, Атласов убедился в том, что долина реки была сравнительно густо заселена — на участке длиной около 150 километров находилось до 160 камчадальских селений, в каждом из которых проживало до 200 человек.

По побережью Охотского моря Атласов добрался до реки Ичи и продвинулся еще далее к югу. Ученые полагают, что Атласов доходил до реки Нынгучу, переименованной в реку Голыгину в память о потерявшемся там казаке; устье реки Голыгиной — на 52° северной широты, рядом с устьем реки Опалы. До южной оконечности Камчатки оставалось всего около 100 километров. На Опале жили камчадалы, а на рекеГолыгиной русские встретили первых «курильских мужиков — шесть острогов, а людей в них многое число». Курилы, жившие на юге Камчатки, — это айны, обитатели Курильских островов, смешавшиеся с камчадалами. Так что именно реку Голыгину имел в виду сам Атласов, сообщая: «против первой Курильской реки на море видел как бы острова есть».

С реки Голыгиной Атласов мог видеть остров Алаид; теперь это остров Атласова, на нем — вулкан Алаид, самый высокий на Курильских островах (2 330 метров).

Вернувшись на реку Ичу и поставив там зимовье, начальник отправил на реку Камчатку, в заложенный там, в верховьях, Верхнекамчатский острог, отряд из 15 служилых людей и 13 юкагиров во главе с казаком Потапом Сердюковым. Им предстояло провести в этом остроге три года.

Оставшиеся с Атласовым «подали ему за своими руками челобитную, чтоб им с той Иги реки итти в Анадырский острог, потому что у них пороху и свинцу нет, служить не с чем». И 2 июля 1699 года отряд Атласова возвратился на Анадырь, а поздней весной 1700 года он добрался с ясаком до Якутска.

Любопытно, что среди мехов, собранных Атласовым, было и 10 шкур каланов (морских бобров), до того не известных русским. По снятии с него допросов-«скасок» Атласов выехал в Москву. В Тобольске со «скасками» Атласова познакомился сын боярский, известный сибирский картограф Семен Ульянович Ремезов. Историки считают, что картограф встречался с Атласовым и с его помощью составил один из первых детальных чертежей полуострова Камчатка.

В феврале 1701 года в Москве Атласов представил в Сибирский приказ свои «скаски», которые содержали первые сведения о рельефе и климате Камчатки, о ее флоре и фауне, о морях, омывающих полуостров, и их ледовом режиме и, естественно, массу сведений о коренных жителях полуострова. Именно Атласов сообщил некоторые сведения о Курильских островах и Японии, собранные им у курилов, жителей южной части полуострова.

Атласов описал местных жителей, с которыми встречался во время похода по полуострову:

«А на Пенжине живут коряки пустобородые (то есть безбородые), лицом русоковаты, ростом средние, говорят своим особым языком, а веры никакой нет, а есть у них их же братья — шеманы (то есть шаманы): вышеманят о чем им надобно, бьют в бубны и кричат.

Одежду и обувь носят оленью, а подошвы нерпичьи. А едят рыбу, и всякого зверя, и нерпу. А юрты у них оленьи и ровдушные (замшевые, выделываемые из оленьих шкур).

А за теми коряками живут иноземцы люторцы, а язык и во всем подобие коряцкое, а юрты у них земляные, подобные остяцким юртам (остяками называли ранее хантов).

А за теми люторцы живут по рекам камчадалы возрастом (то есть ростом) невелики, с бородами средними, лицом походят на зырян (коми). Одежду носят соболью, и лисью, и оленью, а пушат то платье собаками. А юрты у них зимние земляные, а летние на столбах, вышиною от земли сажени по три (примерно 6,4 метра), намощено досками и покрыто еловым корьем, а ходят в те юрты по лестницам. И юрты от юрт поблиску, а в одном месте юрт ста по 2, и по 3, и по 4.

А питаются рыбою и зверем, а едят рыбу сырую, мерзлую, а в зиму рыбу запасают сырую: кладут в ямы и засыпают землею, а та рыба изноет (сгниет), и тое рыбу, вынимая, кладут в колоды и воду нагревают, и ту рыбу с тою водою размешивают и пьют, а от тое рыбы исходит смрадный дух, что русскому человеку по нужде терпеть мочно. А посуду деревянную и глиненые горшки делают те камчадальцы сами, а иная посуда у них есть левкашенная и олифляная, а сказывают оне, что идет к ним с острова, а под каким государством тот остров, того не ведают».