Корабли прошли вдоль побережья Пиренейского полуострова, вошли в Бискайский залив и достигли кельтского города Карбилона, расположенного в устье р. Луара. От местных жителей Пифей узнал, что олово и сюда поступает с севера, и двинулся дальше. Венеты и осимии, населявшие п-ов Бретань и о. Уксисама (совр. Уэссон в Западной Франции), отправили его еще дальше, к северным островам, один из которых назывался Альбионом, или Британией. По их словам, рядом с ним были расположены небольшие «Оловянные» острова – Касситериды.
Неутомимый Пифей взял переводчика и отправился дальше, до пролива Па-де-Кале, где переправился в Британию. У ее берегов он подметил, что «наиболее высокое стояние уровня моря близко совпадает с прохождением (верхним или нижним) стояния Луны через меридиан места».
На полуострове Корнуэлл он ознакомился с добычей и выплавкой олова. Вскоре один из кораблей с ценным оловянным грузом был отправлен в Карбилон, а Пифей на другом судне продолжил плавание к северу вдоль западных берегов Британии. Он посетил Оркнейские и Шетландские острова, а затем осуществил свое знаменитое плавание к берегам таинственной страны полуночного солнца – Туле (или Фуле). Так появилась одна из самых ярких загадок географической науки. На протяжении многих поколений ученые пытались выяснить, где же находится эта страна. Начиная с IХ в. н. э. ее отождествляли с какими-либо островами: Гренландией, Исландией, Мейлендом (Шетландская группа островов) и др. Большинство же современных ученых склоняется к тому, что Туле следует искать в районе Тронхгеймсфьорда на западном берегу Норвегии у 64° с. ш. Именно эта земля в наибольшей степени отвечает характеристике, данной Пифеем: «Домашних плодов и животных здесь или вовсе нет, или очень мало, и население питается просом и огородными овощами, а также дикими плодами и кореньями. А где есть хлеб и мед, там приготавливается из них питье. Так как солнечных дней там не бывает, то хлеб молотят в больших строениях, предварительно снесши туда колосья; открытый ток у них не употребляется по недостатку солнца и обилию дождей».
Считается, что Пифей дошел до Полярного круга. На достигнутой им широте «ночь была совсем короткая и продолжалась местами два часа, а местами три часа». Видимо, он первым сообщил о существовании Ледовитого океана, так как пишет, что наблюдал «свернувшееся», то есть покрытое льдом, море.