1774년에 통가, 이스터 섬, 뉴칼레도니아, 바누아투에 도착 후 남아메리카 남단을 돌아사우스 조지아 및 사우스 샌드위치 제도를 발견
그 후도 쿡은 탐험을 계속했지만, 퍼노우는 마오리족과의 싸움으로 부하를 잃고, 부득이 먼저 영국으로 귀환하게 되었다. 쿡은 남극 대륙을 발견하였지만, 남방 대륙이 인류가 거주 가능한 위도에는 존재하지 않는다는 것을 확인하였고, 전설의 남방 대륙 탐험에 종지부를 찍었다. 보급을 위해 북쪽의 타히티로 진로를 바꾸고, 오마이라고 하는 타히티인 젊은이를 따라 다시 남쪽으로 향했는데, 오마이는 첫 번째 항해에 동반했던 토우파이아 정도로 태평양 지리에 밝지는 않았다. 돌아오는 항해에서 1774년에 통가, 이스터 섬, 뉴칼레도니아, 바누아투에 도착 후 남아메리카 남단을 돌아사우스 조지아 및 사우스 샌드위치 제도를 발견했다. 일행의 귀국 보고서를 통해 테라 아우스트랄리스의 전설은 사그라 들었다. 크로노미터가 활약해 정확한 경도를 결정한 것도 두 번째 항해의 큰 업적이었다. 쿡은 사우스 샌드위치 제도를 처음에는 샌드위치 랜드라고 명명했지만, 나중에 발견한 샌드위치 제도(하와이 제도)과 구별하기 위해 후대 영국이 사우스 샌드위치 제도로 이름을 붙였다.
남방 대륙 탐험에서 돌아오던 중 제임스 쿡이 발견한 지역은
제임스 쿡