Собирался Атласов на свой страх и риск. Якутский воевода Михайла Арсеньев, предвидя несомненную опасность подобного предприятия, дал Атласову добро на словах. Денег на снаряжение воевода тоже не дал, и Атласов добывал их – где уговорами и обещаниями сторицей вернуть, а где и под кабальные записи.
В начале 1697 г. в зимний поход на Камчатку выступил на оленях сам Владимир Атласов с отрядом в 125 человек, наполовину русских, наполовину юкагиров.
Две с половиной недели отряд шел на оленях до коряков, живущих в Пенжинской губе. Собирая с них ясак красными лисицами, Атласов знакомился с бытом и жизнью населения, которое описывал так: «пустобородые, лицом русаковатые, ростом средние». Впоследствии он дал сведения об оружии, жилищах, пище, обуви, одежде и промыслах коряков.
Атласов прошел по восточному берегу Пенжинской губы и повернул на восток «через высокую гору» (южная часть Корякского нагорья), к устью одной из рек, впадающих в Олюторский залив Берингова моря, где «ласкою и приветом» обложил ясаком олюторских коряков и привел их под «высоку цареву руку».
Здесь отряд разделился на две партии: Лука Морозко да «30 человек служилых людей да 30 юкагирей» пошли на юг вдоль восточного берега Камчатки, Атласов с другой половиной вернулся к Охотскому морю и двинулся вдоль западного берега полуострова.
Поначалу все шло хорошо – спокойно и мирно, но в одном поселении коряки воспротивились платить ясак, подступили с разных сторон, угрожая оружием. Юкагиры, почувствовав опасную силу, предали казаков и, объединившись с коряками, внезапно напали на отряд. В яростной схватке трое казаков погибло, пятнадцать получили ранения, сам Атласов был многократно ранен.
Отряд, выбрав удобное место, сел в «осад». Атласов послал верного юкагира известить Морозко о случившемся. «И те служилые люди к нам пришли и из осады выручили», – сообщает он о приходе Морозко, который, получив известие, прервал свой поход и поспешил на выручку товарищей.
Соединенный отряд пошел вверх по реке Тигиль до Срединного хребта, перевалил его и проник на реку Камчатку в районе Ключевской сопки. При выходе на реку Камчатку, в устье реки Кануч, в память выхода отряд поставил крест. Этот крест на устье реки Крестовки, как стала впоследствии называться река Кануч, через 40 лет видел исследователь Камчатки Степан Петрович Крашенинников. Он же занес в дневник надпись на кресте: «7205 году, июля 18 дня поставил сей крест пятидесятник Володимер Атласов с товарыщи 65 человек». Это было в 1697 г.