В декабре 1872 года приготовления закончились и «Челленджер», сверкая свежей краской, встречал лордов Адмиралтейства и членов комитета Королевского общества. В офицерской кают-компании за столы сели 60 человек: 21 офицер, шестеро ученых и гости. Поднимались тосты за успех экспедиции, говорили о ее значении для науки, Англии и эпохи, еда была свежей и вкусной, настроение – прекрасным, тосты – веселыми, а напитки – бодрящими.
Из Ширнесса судно перешло в Портсмут, где погода стояла скверная, но 21 декабря 1872 года экспедиция вышла в кругосветное научное плавание и вскоре взяла курс на Испанию. Шторм не утихал, но первую станцию – лиха беда начало – выполнили 30 декабря, и этот день старейший американский ученый Джоел Хедшпес в 1974 году предложил считать днем рождением мировой океанологии. Первые опыты забортных работ были неудачны, и один за другим «блины шли комом»: поломали драгу, подняли драгу с пустым мешком, оторвали мешок. Рождество и Новый год встретили в море, но измотанные качкой ученые и думать не могли о жареном гусе и пудинге с изюмом, приготовленными судовым коком. Ч.В. Томсон решил зайти в Лиссабон, где вся научная группа дружно отправилась в гостиницу отсыпаться. Британский посланник устроил несколько приемов, «Челленджер» посетил король Португалии.
Однобимовый трал “Челленджера”.
12 января 1873 года вышли в море, провели удачное траление на глубине более 1000 метров, прошли Мадейру, Канарские острова, вдоль 20° с. ш. начали пересекать Атлантический океан в западном направлении, встретили саргассовые водоросли, от Сент-Томаса повернули на север, миновали Бермуды, поднялись до Галифакса и вдоль 40° с. ш. вторично пересекли Атлантический океан, миновали Азоры, спустились до Островов Зеленого Мыса, двинулись вдоль экватора в западном направлении и подошли к острову Сан-Паулу, спустились на юг до 40° ю. ш., зашли в Кейптаун, дошли до островов Принс-Эдуард и Крозе и в 1874 году были на юге Индийского океана. После захода на остров Кергелен вдоль 80° з. д. спустились южнее 60° ю. ш., работали среди льдов, но у 81° з. д. встретили паковый лед (многолетний полярный морской лед) и «Челленджер» стал первым паровым судном, пересекшим Южный полярный круг. Из холодных антарктических вод взяли курс на северо-восток и вошли в Бассов пролив между Австралией и Тасманией, зашли в Мельбурн и Сидней, откуда пошли к Новой Зеландии, вошли в пролив Кука, посетили Веллингтон и острова Кермадек, а оттуда на всех парусах полетели в теплые страны: острова Тонга, Фиджи, Новые Гебриды, Филиппины. Новый, 1875-й, год встречали в Гонконге.