Les voyages d'exploration scientifique se sont développés en Europe après l'époque des grandes découvertes, favorisés par les innovations techniques (théodolite, octant, chronomètre de précision, compas, télescope, etc.) et motivés par l'émergence de nouveaux courants philosophiques et scientifiques (Jean-Jacques Rousseau, Buffon, Charles Darwin, etc.).
C'est à partir du milieu du XVIIIe siècle et au cours du XIXe siècle que se multiplient les expéditions possédant à des degrés divers un caractère scientifique. Plus que découvrir de nouvelles terres, ces missions ont pour but de cartographier les différentes régions, de découvrir la faune et la flore, de réaliser des observations astronomiques ou météorologiques et de tester les nouvelles théories sur les moyens de calculer la longitude. Elles ont aussi, très souvent, des objectifs politiques qui visent à établir ou renforcer des colonies.
Ces voyages ont, dans l'ensemble, permis de procéder à des relevés cartographiques, de tracer de nouvelles routes pour le commerce maritime, de découvrir des territoires, des espèces végétales et animales inconnus des européens, de rapporter en Europe des spécimens de plantes et de fruits tropicaux, et de faire progresser certaines disciplines (histoire naturelle, botanique, taxinomie, médecine, géographie, hydrologie, ichtyologie, océanographie, etc.). Ils permirent aussi aux européens d'entrer en contact avec des peuples inconnus d'eux cela entrainant diverses conséquences. Enfin ils permirent l'établissement de relations diplomatiques et commerciales avec plusieurs pays et l'élargissement de la sphère d'influence européenne.
Ce serait le premier voyage scientifique, entrepris par la Royal Navy britannique. Pourtant, son but premier est la découverte de nouvelles terres dans le sud de l'océan Atlantique. C'est durant ce voyage que sont découvertes plusieurs îles de l'archipel des Tuamotu.
Capitaine : John Byron (1723-1786).
Publications : J. Byron, A Voyage round the World (Londres, 1767), traduit en français la même année sous le titre de Voyage autour du monde fait en 1764 et 1765, sur le vaisseau de guerre anglais « le Dauphin », commandé par le chef d'escadre Byron… (Paris).
1766-1768 : HMS Dolphin et Swallow
Voyage autour du monde du navigateur anglais Samuel Wallis, à bord du Dolphin, accompagné par Philip Carteret à bord du Swallow. Partis de Plymouth en août 1766, les deux navires franchissent le détroit de Magellan en décembre 1766 mais peu après des conflits entre les deux capitaines entraînent leur séparation.
Le Dolphin entre dans la baie de Matavai à Tahiti le 17 juin 1767. La mission de Samuel Wallis étudie les mœurs des Polynésiens et reprend le chemin du retour un mois plus tard, gagne Batavia, aux Indes néerlandaises et retourne à Londres en mai 1768.
De son côté, Philip Carteret à bord du Swallow, lancé en 1745, explore et étudie les Îles Salomon, la Nouvelle-Irlande (qui fait aujourd'hui partie de la Papouasie-Nouvelle-Guinée) et des îles de l'archipel indonésien (Sulawesi entre autres). L'expédition fait escale aussi à Batavia de juin à septembre 1768 et regagne Londres en mars 1769.
Capitaine : Samuel Wallis (1728-1795) (chef de l'expédition), Philip Carteret (1733-1796) (commandant le Swallow qui fut séparé du Dolphin et revint à son point de départ un an après)
Tobias Furneaux (1735-1781) est second lieutenant
Ce navire britannique, lancé en 1759, explora Terre-Neuve et le Labrador avec à son bord Thomas Adams (en) (capitaine), Joseph Banks et Constantine Phipps.
1766-1769 : La Boudeuse et L'Étoile
Ordonné par Louis XV, c'est le premier voyage autour du monde entrepris par des Français. La découverte et la description de Tahiti pour Louis-Antoine de Bougainville dans son récit de voyage auront un impact très important sur les philosophes de l'époque des Lumières et notamment sur Jean-Jacques Rousseau (1712-1778). Ce projet de voyage est longuement organisé par Louis-Antoine de Bougainville qui reçoit le soutien d'éminentes personnalités de son temps comme Charles de Brosses (1709-1777), Buffon (1707-1788), Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759) et Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande (1732-1807).
Le but de l'expédition était de découvrir de nouveaux territoires disponibles pour la colonisation, d'ouvrir une nouvelle route pour atteindre la Chine, de fonder de nouveaux comptoirs pour la Compagnie française des Indes orientales et, enfin, de découvrir des épices acclimatables pour l'île de France.
Capitaines : Louis Antoine de Bougainville (1729-1811) chef d'expédition, Nicolas-Pierre Duclos-Guyot (capitaine de la Boudeuse), François Chenard de la Giraudais (1727-1775) (capitaine de l'Étoile),
Naturaliste : Philibert Commerson (1727-1773).