В 1770 р. наблизився до невідомого східного берега Австралійського материка (в той час називався Новою Голландією). До серпня цього ж року Кук досяг його північного краю. Всьому східному узбережжю материка він дав назву Новий Південний Уельс, а Австралію оголосив власністю Англії. Кук першим досліджував і наніс на карту близько 4 тис. км її східного узбережжя і майже весь (2300 км) відкритий ним Великий Бар'єрний риф..