Каковы же были требования Овцына? Прежде всего он просил новый корабль для экспедиции, затем новых сотрудников, которых он укажет, и, что весьма, как он полагал, необходимо, – партию казаков, которая бы следовала на оленях с чумами и продовольствием по берегу, сопровождая, таким образом, судно «на случай его бедствия». Овцыну было также разрешено заготовить подарки для кочевников и в нужных случаях поступать «сверх инструкций».

Третья экспедиция Овцына состоялась в навигацию 1736 года. Личный состав его экспедиции был усилен штурманом Мининым. Кроме того, в экспедиции участвовали шкипер Воейков, подлекарь, «геодезии ученик» Выходцев, рудознатец Лесков и «весьма замечательное лицо – своими средствами обучавшийся и по охоте пошедший в экспедицию» – гардемарин Паренаго. Всего с Овцыным отправлялись 50 человек. Но, увы, и эта, третья по счету экспедиция Овцына оказалась неудачной. Суда неизменно обретались «в великих льдах».

Для зимовки подходящего места не нашли, да и не с чем было зимовать. Не принесла никакой пользы и партия казаков. Повстречав по дороге не ведомую казакам огромную Тазовскую губу и приняв ее, по-видимому, за море, казаки повернули обратно. Новый корабль не был окончен к сроку, и пришлось плыть на старом. А в результате – опять угроза замерзнуть посреди губы, опять «консилиум» и решение плыть обратно. Оставив на Гусином мысу и в Семиозерном магазине часть провианта «для будущей экспедиции», повернули обратно и 26 сентября были в Обдорске.

Но Овцын, переехавший на зимовку в Березов, и на этот раз не упал духом. 29 июня 1737 г. Овцын на новом, построенном в Тобольске боте «Обь-Почтальон» в сопровождении дубель-шлюпки вновь отправился в путь. На сей раз его сопровождали 70 человек. По дороге был забран оставленный в предшествующие плавания на берегах губы провиант. Льдов не встретили, но сильно задерживались ветрами с туманами; тормозила также поход сильно отстававшая дубель-шлюпка.

3 августа на широте 72° исследователи с радостью увидели сопровождавший экспедицию по берегу караван. От проводников узнали, что продовольственные магазины ими уже сооружены в намеченных местах. Продолжая плыть к северу, 7 августа вышли наконец в открытое море – огромная Обская губа была теперь позади. Вскоре заприметили на горизонте впервые за все это плавание льды. «Вода здесь была весьма солона и горька, цветом темно-голубая, глубины 7 сажен». Пройдя еще немного вперед и достигнув широты 74°2′, подошли к кромке льдов, залегавших «необозримою массою на севере и на западе буграми, над которыми летали черные чайки, и видели здесь кита, пускавшего высокие фонтаны. Глубина увеличилась до 12 сажен».

Овцын сумел сориентироваться и верно заключил, что Обская губа пройдена целиком, что материковый берег здесь оканчивается, а потому, не дожидаясь Малыгина, который вскоре сюда прибыл вместе со Скуратовым, Овцын, «произведя консилиум», повернул к востоку. 16 августа моряки обошли мыс Матте-соль (Тупой мыс). Занеся мыс на карту (73°15′ с.ш.) и поставив на нем знак с надписью о совершенном подвиге, пошли в Енисейскую губу. И наконец, 31 августа, «хотя через великие трудности», вошли в Енисей, которого не могли так долго достичь.

После короткой остановки для свидания с ожидавшими и приветствовавшими экспедицию казаками отправились вверх по Енисею в Туруханск, но прибыть туда за поздним временем не удалось. Застигнутые всего в нескольких верстах от города морозами, моряки вынуждены были здесь зазимовать.

Поручив штурману Минину в следующее лето (1738 г.) заняться исследованием земель к востоку от устья Енисея, то есть попытаться обойти огромный Таймырский полуостров, сам Овцын отправился с донесением в Петербург.