Все острова и материки, на которых еще не обосновались представители других европейских держав, он обязан был ввести во владение от имени французской короны. Ему надлежало направиться на поиски «Земли Святого Духа» и, сверх того, рекомендовалось захватить один из островов у берегов Китая для устройства там в будущем базы французской Ост-Индской компании. Любопытно, что Бугенвилю запрещалось салютовать встречным английским кораблям, что уже само по себе свидетельствует о накале страстей в франко-английской «холодной войне».

Сперва Бугенвиль направился на север в поисках мифической Земли Девиса, а затем по маршруту Уоллиса прошел через архипелаг Туамоту, где нанес на карту ряд островов. 2 апреля Бугенвиль ввел свои корабли в бухту, расположенную на северо-восточном берегу Таити. 15 апреля Бугенвиль отправился в дальнейший путь, предварительно объявив остров французским владением. Этот акт он, однако, совершил на 9 месяцев позже Уоллиса.

Следуя от Таити на запад, Бугенвиль попал на острова Самоа, названные им Архипелагом Мореплавателей. Не меняя курса, Бугенвиль направился дальше. Он шел от островов Самоа по маршруту Кироса и вторично открыл в конце мая 1768 г. остров Эспириту-Санто. Подобно Торресу, о результатах плавания которого он не знал, ибо они, как об этом было сказано выше, стали достоянием гласности только в следующем, 1769 г., Бугенвиль скоро убедился, что Южная Земля Святого Духа Кироса не более как группа островов.

Открыв пять островов в этой группе, он назвал ее островами Больших Киклад. Это был тот архипелаг, который шесть лет спустя Кук окрестил Новыми Гебридами. Бугенвиль прошел еще дальше к западу и достиг на 15° ю. ш. и 140° в. д. пояса мелей с внешней стороны Большого Барьерного рифа (мель Диана и риф Бугенвиля).

Хотя Бугенвиль не мог пробиться через Большой Барьерный риф и, следовательно, не дошел до восточных берегов Новой Голландии, в результате его открытия стало очевидно, что эта огромная земля простирается на восток отнюдь не так далеко, как то представлялось ранее географам. От полосы рифов и мелей Бугенвиль направился на север. Бугенвилю не удалось войти в Торресов пролив, о котором ему ничего не было известно, и он вынужден был направиться далее в обход юго-восточной оконечности Новой Гвинеи.

К востоку от нее он открыл густую россыпь мелких островков и атоллов, которую назвал в честь Людовика XV архипелагом Луизиад. К северо-востоку от них он отыскал некогда открытые Менданьей и тщетно разыскиваемые Картеретом Соломоновы острова. Он прошел между двумя островами этого архипелага – Бугенвиль и Шуазель – и, обогнув Новую Ирландию, вышел в середине августа 1768 г. к северному берегу Новой Гвинеи на 141° в. д.

28 сентября он прибыл в Джакарту (Батавию) и направился к острову Маврикий и, следуя мимо мыса Доброй Надежды, 16 марта 1769 г. возвратился во Францию. В Атлантическом океане «Будёз» и «Этуаль» нагнали корабль Картерета, но лишь по прибытии на родину Бугенвиль узнал, что в морях, омывающих Новую Гвинею, он во многих местах шел по следам своего английского соперника.

Корабли Бугенвиля были первыми французскими судами, совершившими кругосветное плавание. И следует отметить, что по своим результатам французская экспедиция превосходит все три британских кругосветных плавания – Байрона, Уоллиса и Картерета, предпринятые в 1765–1769 гг.