Пройдя еще немного к югу, Кук 16 октября у мыса Тернегейн (мыс Поворота) повернул к северу и до середины января шел все время против хода часовой стрелки вдоль берегов Северного острова Новой Зеландии. Таким образом, в промежуток с 17 по 30 октября он обследовал северо-восточное побережье этого острова, с 30 октября по 30 декабря его северный берег, а в конце декабря и в начале января – западный.

На северном берегу Северного острова с 4 по 15 ноября «Индевр» находился в бухте Меркьюри (названной так Куком потому, что 9 ноября здесь проведены были наблюдения за прохождением Меркурия через солнечный диск). В этой местности Кук ближе ознакомился с хозяйственным укладом и бытом коренных жителей Северного острова, с устройством их укрепленных селений (па). 9 ноября на берегах бухты Меркьюри произошел возмутительный случай.

Лейтенант Гор застрелил островитянина, когда тот отказался дать ткань местного изделия в обмен на таитянскую, причем это преступление осталось безнаказанным. В бухте Меркьюри Кук снова повторил церемонию ввода во владение британской короны новооткрытых земель; лицемерную оговорку инструкции, которая рекомендовала Куку совершать этот акт с согласия туземцев, он, естественно, не принял во внимание.

19 ноября Кук вошел в залив Хаураки и обследовал впадающую в него реку, названную Темзой. 30 декабря Кук прошел мимо крайней северо-западной оконечности Северного острова – мыса Мария-Ван-Димен, открытого в 1643 г. Тасманом. Пройдя вдоль западного берега Северного острова по маршруту Тасмана, Кук 12 января 1770 г. обогнул юго-западную оконечность Северного острова с высокой горой (2 517 м), названной Куком Маунт-Эгмонт. Далее берег круто поворачивал к востоку, образуя обширный залив.

Так по крайней мере называл это водное пространство Тасман. Кук, однако, не полагаясь на показания Тасмана, углубился в воды этого «залива» и в его восточной части нашел неширокий проход, ведущий в ту часть океана, которая омывает восточное побережье Новой Зеландии. Открыв этот проход (ныне носит название пролива Кука), он доказал, что северная часть Новой Зеландии является островом.

8 февраля Кук вышел из пролива, и, совершив короткую рекогносцировку в северном направлении, повернул к югу и за время с 9 февраля по 1 апреля обогнул Южный остров Новой Зеландии; таким образом, он установил, что Новая Зеландия – это не часть «Южного материка» и не единый массив суши, а два больших острова. За шесть месяцев Кук, большей частью держась близ берега, прошел 2 400 миль и составил карту Новой Зеландии.

Адмирал Уортон, в 1893 г. впервые издавший дневник первого плавания Кука, справедливо отмечал, что «всякий, кому ведомо, сколь трудно плавание вдоль берега, будет изумлен точностью, с которой нанесены контуры Новой Зеландии… Не было случая, чтобы так верно был положен на карту берег земли первым ее исследователем». К этому следует добавить, что Кук не только верно нанес очертания береговой линии обоих островов Новой Зеландии, но и высказал ряд ценных соображений о морских течениях близ ее побережья и об элементах орографии и гидрографии Южного острова.

Вряд ли можно вменить Куку в вину две географические погрешности, вскоре исправленные другими мореплавателями. Мы имеем в виду ошибку, которую Кук допустил, приняв полуостров Бенкс (восточный берег Южного острова) за остров, и тот факт, что остров Стюарт, расположенный к югу от Южного острова, он счел частью последнего.

1 апреля 1770 г., обойдя Южный остров, Кук в сущности выполнил требования обеих инструкций. Он мог со спокойной совестью, не обременяя себя заботами о новых географических поисках, возвратиться в Англию, либо следуя на запад к мысу Доброй Надежды, либо совершив переход по старому своему маршруту в обход мыса Горн.