Wilkes zarpó hacia las regiones antárticas desde la Bahía Orange, cerca del Cabo de Hornos, el 24 de febrero de 1839, pero debido a lo avanzado del verano lo logró y pasó treinta y seis días intentando visitar Palmer's Land, que sólo fue avistada.
Wilkes hizo un segundo intento de exploración antártica desde Sidney, N. S. W., que fue abandonada el 21 de diciembre de 1839. El 11 de enero de 1840 cayó una barrera compacta de hielo de campo, con frecuentes y grandes icebergs, y a partir de ese momento los barcos estuvieron a menudo en peligro inminente debido al hielo continuo, a la niebla impenetrable, al mal tiempo y al ocasional alojamiento de los barcos en la capa de hielo. No es necesario entrar en los detalles del peligroso viaje de Wilkes desde la longitud 95 E. hasta 155 E. y en latitudes que van desde el Círculo Antártico hasta las proximidades del paralelo setenta. Cabe mencionar, sin embargo, que el Peacock escapó por poco de la destrucción total al chocar con un pesado iceberg, que dañó gravemente al barco. Afortunadamente, superó el iceberg a tiempo para evitar ser aplastado por la caída de masas de hielo desprendidas del témpano que sobresalía. Los fuertes vendavales y las malas condiciones sanitarias del barco hicieron que los médicos del Vincennes informaran especialmente a Wilkes que tal exposición continua debilitaría tanto a la tripulación por enfermedades que pondrían en peligro el barco y las vidas de todos a bordo. Wilkes, sin embargo, había avistado la tan buscada tierra antártica y, haciendo caso omiso de la advertencia, siguió la línea costera hacia el este, manteniendo a su escuadrón tan cerca de ella como las condiciones lo permitían. La tierra era un serie de elevadas cadenas montañosas, a menudo cubiertas de nieve, a menudo interrumpidas por hendiduras y, lo peor de todo, aisladas del acceso inmediato por una barrera de hielo casi continua, que por su extensión, altura y apariencia causaba admiración a todos los que la contemplaban sin mezcla de aprensión. Esta barrera se elevaba perpendicularmente desde las profundidades del mar hasta una altura que variaba de cien a doscientos pies sobre el nivel del agua, que no daba fondo en sondeos que variaban de ciento cincuenta a doscientas cincuenta brazas. A pesar de esta gran profundidad de agua, la barrera de hielo perpendicular evidentemente estaba anclada en el suelo, lo que indicaba que el hielo tenía un espesor de unos mil pies.
Respecto a la tierra descubierta, las primeras observaciones fiables fueron las del 16 de enero, cuando la tierra fue vista por el teniente Ringgold, del Porpoise, y por los guardiamarinas Eld y Reynolds, del Peacock, y su declaración decía lo siguiente: "Las montañas se podían ver claramente extendiéndose sobre el hielo hacia el suroeste." El día 19, la tierra volvió a ser visible desde Vincennes; Alden lo informó dos veces a Wilkes, y el mismo día toda la tripulación del Peacock vio tierras altas. Los barcos se encontraban entonces en la longitud 154 E., 66 20 S., prácticamente en el Círculo Antártico. El 2 de febrero, Vincennes y Porpoise pudieron ver la tierra alta y marcada bordeada por la barrera de hielo en longitud 137 E., latitud 66 12 S. Cinco días después, la tendencia hacia el oeste de la tierra, como se había visto anteriormente, fue confirmada por un contorno bien definido. de tierra elevada que se eleva por encima de la barrera de hielo perpendicular, estando Vincennes a 132 E. de longitud, latitud 66 8 S.. El 9 de febrero, a 123 E. de longitud, latitud 65 27 S., se habla de la tierra como indistinta. A las 8 de la mañana. de la duodécima tierra se informó nuevamente, en longitud 112 E., latitud 64 57 S., la tierra estaba aproximadamente a 65 20 S. y con tendencia casi al este y al oeste.
Wilkes dice de la tierra y de sus esfuerzos por alcanzarla: "El sólido barrera impidió nuestro mayor progreso. La tierra ahora se veía claramente de dieciocho a veinte millas de distancia, rumbo al S.S.E. al S.O., un elevada cordillera cubierta de nieve, aunque mostrando muchas crestas y hendiduras." Dos días después escribe: "El día 14 estaba notablemente despejado y la tierra muy distinta. Por medidas determinamos que la extensión de la costa del continente antártico entonces a la vista era de setenta y cinco millas y por medida aproximada de tres mil pies de altura."
En la longitud 97 E., Wilkes encontró que el hielo se dirigía hacia el norte, bien fuera del Círculo Antártico, y después de seguirlo cerca de donde Cook fue detenido en febrero de 1773, Wilkes tomó rumbo a Sydney, donde supo que un cazador de focas inglés, el Capitán Balleny, había descubierto tierra en la longitud 165 E., al sur y cerca del punto donde Wilkes encontró la barrera de hielo, y había alcanzado una latitud de 69 S. en la longitud 172 E. Aquí Wilkes , al enterarse de la posible llegada de Sir James Clark Ross, le envió un calco del mapa preparado cuando el escuadrón estadounidense había pasado a lo largo de la barrera, complementado con los descubrimientos de Balleny. Ross publica una copia de esta carta en su "Viaje a los mares del sur", junto con la carta de Wilkes, brindando información no sólo sobre los descubrimientos, sino también sobre los vientos, las corrientes y la posición probable del polo magnético.
Desafortunadamente, el gráfico transmitido a Ross por Wilkes, fue enviado sin marcas distintivas, en tierra entre las longitudes 160 E. y 165 E., cerca del paralelo sesenta y seis, debería haber sido marcado con la leyenda de "tierra probable", siendo muy probablemente la supuesta tierra del teniente Ringgold, de Vincennes, quien el 13 de enero de 1840, en longitud 163 E., latitud 65 8 S., para usar las propias palabras de Ringgold, "creyó discernir hacia el sureste algo así como montañas distantes". De hecho, Ross no encontró fondo a seiscientas brazas sobre esta tierra cartografiada y, naturalmente, señaló que había navegado sobre un océano claro donde Wilkes había avistado tierra. Esta falta de precaución por parte de Wilkes provocó una enconada controversia que no tuvo buen final, pero tendió a desacreditar entre los mal informados los descubrimientos de tierra realmente realizados por la expedición. Ross, evidentemente algo irritado, tuvo el cuestionable gusto de omitir de su mapa general del Polo Sur todos los descubrimientos de Wilkes. Este curso, no es necesario decirlo, no ha sido recomendado por los mejores geógrafos, porque en el atlas estándar de Stieler, publicado por la famosa editorial de Justus Purthes, los descubrimientos reivindicados por Wilkes están registrados con la leyenda: " Wilkes Land", que se extiende desde la longitud 95 E. hasta 160 E. Es gratificante, además, señalar como prueba de la justicia imparcial de la Royal Geographical Society, que reconoció la exactitud y el alcance de los descubrimientos de Wilkes y del valor de su detallada narración de la expedición, y por ello esa sociedad le otorgó la medalla de sus fundadores.
Ross, cabe añadir, alcanzó la latitud más alta conocida en el Círculo Antártico, 78 11 S., donde descubrió la Tierra Victoria, rastreando su costa de 70 a 79 de latitud S., a lo largo del meridiano de 161 W., que resultó ser un país audaz y montañoso, prácticamente inaccesible y que tenía dentro de sus límites un volcán activo de unos doce mil pies de altura: el Monte Erebus.
Adolphus W. Greely, CHARLES WILKES: the Discoverer of the Antarctic Continent