Экспедиция подразделялась на семь отрядов общей численностью в 977 человек. Первый, главный отряд под командованием В. Беринга и А. И. Чирикова должен был идти к берегам Америки, второй под руководством М. П. Шпанберга направлялся к Японии. Пять остальных отрядов должны были исследовать и нанести на карту северные берега Европейской и Азиатской России, начиная с устья Северной Двины до устья Оби, от Оби до Енисея, от Енисея до Лены и от Лены до Колымы, а затем вокруг Чукотского полуострова до берегов Камчатки. Сверх того, в состав экспедиции входила еще академическая группа, имевшая особые штаты.
Таким образом, по обширности района своего действия и по колоссальности своих размеров Вторая Камчатская экспедиция была мероприятием, не имевшим до этого времени себе равного в истории географических исследований.
Официально было объявлено, что экспедиция посылается для окончательного решения вопроса о том, существует ли проход из Северного Ледовитого океана в Тихий океан, хотя для некоторых государственных деятелей того времени, и в частности для Кирилова, в этом вопросе не было никаких сомнений. В поданной им в 1733 г. в Сенат Записке, указывая, что в задачу Второй Камчатской экспедиции входило «подлинно проведать», могут ли корабли «Северным морем проходить до Камчатского или Полуденного океана моря», он в скобках добавлял: «Я по исследованию некоторых конечную надежду имею, что могут» [2, стр. 35]. По-видимому, эта уверенность была у него и при составлении им карты Камчатки и сопредельных стран, на которой показан свободный проход морем из Северного в Тихий океан.
Кроме этой официально объявленной цели, экспедиция должна была произвести всестороннее исследование морского пути из Архангельска на Камчатку, найти пути в Америку и Японию и открыть новые, никому не принадлежащие земли и острова на Тихом океане. Вместе с тем в ее задачу входила разведка полезных ископаемых, составление на основе астрономических обсерваций и описаний географических карт исследуемых районов, изучение нравов, обычаев и быта туземцев и т. д.
Работа экспедиции продолжалась в течение 10 лет (1733—1743 гг.). За это время ею были исследованы значительные внутренние территории Сибири, Камчатки, Курильские острова, обнаружены гряды Алеутских и Командорских островов, открыта часть побережья северо-западной Америки, описаны и положены на карту берега Северного Ледовитого океана от о. Вайгач и Карского моря до Большого Баранова мыса. Одновременно с этим вкладом в географию, участники экспедиции внесли серьезный вклад в гидрографию, заложили основы океанографии Северного Ледовитого океана и обогатили науку большими и разносторонними материалами по геологии, зоологии, Этнографии, археологии и истории Сибири.
Деятельное участие в организации и снаряжении Второй Камчатской экспедиции принял и И. К. Кирилов. Многочисленные указы, изданные Сенатом по вопросам организации экспедиции и разосланные «за закрепою» обер-секретаря Ивана Кирилова, черновики этих указов, инструкций, писем и доношений с его пометами и исправлениями, сохранившиеся в большом количестве в архивах, свидетельствуют о той большой работе, которая был а проделана Кириловым при снаряжении экспедиции по своей прямой должности обер-секретаря Сената. По-видимому, эту работу имел в виду Кирилов, когда писал, что при организации экспедиции «Сенат с Адмиралтейской коллегиею, с Академией наук сносился, изыскивая чем бы совершенно желаемой пользы достигнуть», и он, Кирилов, «сколько возможно по должности своей трудился [2, стр. 36]. Особенно много труда и энергии внес Кирилов в дело снаряжения и отправки академической группы экспедиции во главе с профессорами Г.-Ф. Миллером и И.-Г. Гмелиным. Пользуясь своим служебным положением и обширными знакомствами, Кирилов содействовал по возможности скорейшему проведению всех мероприятий, связанных со снаряжением и отправкой этой группы, и вскоре, по словам Г.-Ф. Миллера, сделался главной пружиной всего этого дела [31, стр. 253].
Частый гость в стенах Академии наук, он внимательно следил за всеми проводившимися там мероприятиями, связанными со снаряжением и отправкой экспедиции. Он живо интересовался работой Делиля, составлявшего ориентировочную карту плавания экспедиции в водах Тихого океана, просматривал подготовлявшиеся в Академии наук инструкции для участников экспедиции, принимал деятельное участие в комплектовании академической группы. По словам Миллера, не кто иной, как И. К. Кирилов, уговорил его ехать в экспедицию вместо заболевшего Гмелина и, получив согласие, помог быстро провести его назначение через Сенат [31, стр. 270— 271].
Участники академической группы экспедиции обращались непосредственно к Кирилову по самым разнообразным вопросам, касавшимся снаряжения и отправки экспедиции.
