Если 1873 год прошел под флагом изучения Атлантического океана, 1874-й – южной части Индийского и юго-западной части Тихого океанов, то весь 1875 год предстояло посвятить Тихому океану. Начали с того, что вновь посетили Филиппины, север Новой Гвинеи и в Японии в порту Йокосука привели «Челленджер» в порядок в сухом доке, после чего приступили к пересечению Тихого океана, как и Атлантики, вдоль 40° с. ш. Посетили Гавайи и Таити и вдоль 40° ю. ш. подошли к Южной Америке, зашли в Вальпараисо и на Новый, 1876-й, год были в Магеллановом проливе. Начался четвертый год экспедиции.
Все очень устали несмотря на многодневные посещения отдаленных островов и стоянки в портах. Ч.В. Томсон не отличался крепким здоровьем, но ни разу не пропустил ни одного траления ни при ярком солнце, ни в шторм, ни при удушливой жаре, ни в леденящем холоде. Постоянные разговоры о тралениях, промерах и их результатах надоели даже хромоногому ветерану экспедиции попугаю Роберту, и он, нахохлившись, кричал из своей клетки, укрепленной на вешалке для шляп: «Ну как, доктор Томсон, член Королевского общества, 2000 сажен вытравили, а дна нет?» Предстоял долгий путь с юга на север через Атлантический океан, но это уже был путь домой. Посетили Фолклендские острова, осмотрели на них залежи графита и угля и сочли разработки их нерентабельными, зашли в Монтевидео, вновь прибегли к рекомендованным М.Ф. Мори курсам и, пройдя на восток вдоль 40° ю. ш., повернули на север, у северо-западной Африки сменили курс на северо-западный и опять вдоль 40° с. ш. пошли на восток, зашли в испанский порт Виго, укрываясь от яростного урагана.
После долгих лет плавания «Челленджер» опять вернулся в Европу. На рейде находились корабли британского флота и среди них – «Дифенс». «Челленджер» узнали, оркестр грянул «Родина, милая родина…», и у бывалых моряков слезы навернулись на глаза. 24 мая 1876 года пришли в Портсмут как раз к 57-летию Королевы Виктории (1819–1901). «Челленджер» пробыл в экспедиции 1281 день (три с половиной года), из них в море – 713, остальные 568 дней – в портах заходов и на островах; за это время он прошел 68 890 морских миль (примерно 125400 километров), выполнив 362 океанологические станции, причем на каждой станции велись работы по разным научным дисциплинам и с разными приборами (промер глубин, траление, измерение температуры и т. д.). Манёвры на станциях проводились под парами, а маршрутные передвижения между станциями – под парусами. Из Англии в экспедицию отправились приблизительно 240 человек, из них 61 дезертировал, один погиб, упав за борт, Рудольф фон Виллемос-Зум умер от рожистого воспаления, капитан Дж. С. Нэрс был отозван из экспедиции в арктическое плавание и его сменил капитан Фрэнк Томсон.