Русские быстро продвигались тогда на восток. Шли прежде всего за «мягкой рухлядью», то есть за пушниной. В начале 17-го в. базой казаков-землепроходцев стал Якутск. Оттуда они шли на восток, основывали новые остроги и двигались дальше. Русские имели кое-какие сведения о Камчатке ко второй половине 17-го в., но кто из них первым добрался до неё — неизвестно. Собранные сведения и слухи побудили якутского пятидесятника и сборщика ясака Владимира Атласова предпринять большую экспедицию на Камчатку.
Никто ещё толком не знал, что это за земля — полуостров ли это, насколько она велика и что и кого там можно найти. Атласов взял деньги на экспедицию у ростовщиков — так манили его новые земли. Он не получил официального документа, разрешающего экспедицию, так как местный воевода не захотел брать на себя такую ответственность.
Весной 1697 года Атласов выступил из Анадырского острога. С ним были 120 человек: 60 русских служивых и 60 юкагиров — аборигенов, с которыми занимались охотой на соболей и с которых взимали ясак. В ходе похода они должны были заготавливать меха, которыми Атласов собирался расплатиться по долгам. Шли на оленях. Встречая местное население, казаки призывали их пойти «под государеву руку». В общем, это означало необходимость заплатить. Чтобы не терять возможность заработать, Атласов решил сразу собирать у встреченных местных ясак. Но уже во втором поселении, где жили коряки, он столкнулся с сопротивлением. И тогда почти все юкагиры изменили Атласову и напали на него вместе с коряками, убив 3 и ранив 15 русских, в том числе самого Атласова. Отразив нападение, казаки двинулись дальше сами, вдоль рек Тигиль и Камчатка. В ходе похода казаки сожгли четыре городка коряков.
В пути Атласов в подробностях описывал увиденные им географические и бытовые особенности, писал, как богата Камчатка соболями, лисами и бобрами. Он встречал большие поселения камчадалов, занятых охотой, рыбной ловлей, а ещё больше — войной друг с другом.
В одном из местных селений он встретил японца Денбея, спасшегося тут после кораблекрушения. Атласов взял его с собой и позже отвёз в Россию показать Петру I. Это был первый японец в России. Царь Пётр сразу решил использовать Денбея для обучения русских японскому языку и для получения сведений о «зело чудном Нифонском царстве», новом соседе России.
Атласов дошёл до южной части полуострова, где видел первый из Курильских островов, Алаид, на котором расположена «огнедышащая гора» высотой 2 330 м. В этих местах охотились на каланов — морских бобров. Каланы выходят на берег, и во время прилива, когда вода далеко и звери не могли быстро убежать, их били палками. Их шкуры и мясо были лёгкой и ценной добычей.
Осенью экспедиция повернула назад. Олени скончались от недоедания, не хватало еды и для людей, в одном из местных селений пришлось навсегда оставить 28 человек. Ещё часть людей погибла в ходе столкновений с аборигенами и от болезней. 2 июля 1698 г. экспедиция, теперь насчитывающая всего 15 человек, вернулась в Анадырь. Привезённого ясака хватило и для покрытия расходов на поход, и для казны — 330 соболей, 201 лисица, 10 каланов. Открытые и разведанные Атласовым земли были объявлены частью России.
Царь Пётр проявил большой интерес к территориям. С 1716 г. было налажено регулярное морское сообщение с Камчаткой через Охотск. В Москве Атласов представил чертёж Камчатки. Пётр понимал значение полуострова как возможной базы для русского флота в Тихом океане.
В благодарность за присоединение Камчатки Атласов был назначен казачьим головой в Якутске. Кроме того, первопроходец сообщил массу полезных сведений о полуострове, населяющих его людях и животных, о его растительном мире, реках и вулканах. Многие аборигены оказались вполне сговорчивыми. Не все они считали мех соболя ценным. Меха отдавали задёшево: например, за нож — 8 штук, за топор — 18. Так что тут русские могли поступать примерно так же, как другие европейцы поступали в своих колониях, выменивая безделушки и простые инструменты на золото.
В 1701 г. Атласов предпринял новую экспедицию. Но местный воевода в Енисейске дал самые плохие суда для путешествия по реке в Якутск, добираться на них было рискованно. По пути казаки встретили неплохое купеческое судно, и чтобы спасти поход, казаки отобрали корабль, взамен оставив гнилое судёнышко, на котором, постоянно вычерпывая воду, купец добрался потом до Енисейска. На Атласова «завели дело» об ограблении. Его схватили, пытали и держали в якутской тюрьме почти 5 лет, пока не освободили — доказать мотив личного обогащения не смогли, да и Атласов понадобился властям. Хороших энергичных казаков тогда не хватало, и дела шли неважно. Его снова назначили казацким головой и приказчиком Камчатки. Атласов стал наводить порядок, не щадя ни преступников из числа казаков, ни аборигенов, сопротивлявшихся власти сборщиков ясака. Эта политика никому по душе не пришлась, и мешающего вольно грабить местных Атласова казаки решили сместить. Это и сделали.
В Якутск отправили оправдательное послание с описанием бесчинств Атласова — якобы он дрался с подчинёнными, «метался на служилых людей с палашем» и грозил убийством, и многих и правда «ножем резывал». Возможно, так и было, и в порыве гнева так Атласов хотел заставить наконец подчиняться ему. В письме он был изображён деспотом, думающим лишь о наживе и укрывающим казённые богатства.
Атласову удалось сбежать в Нижнекамчатск. Но бунтовщики достали его и там. Атласов погиб при трагических обстоятельствах. Его неприятели проникли к нему в дом и зарезали спящего землепроходца. Захваченное добро поделили и ещё несколько лет скрывались от правосудия, которое всё же их настигло (в ходе бунта погибли и другие чиновники).
Владимир Атласов остался в истории не как открыватель, но как «обретатель» Камчатки для России. Его поход стал последним важным шагом в стремительном шествии русских от Урала до Тихого океана.