在1774年7月，庫克轉(zhuǎn)抵曾經(jīng)有歐洲航海家到訪的瓦努阿圖，而且以蘇格蘭的赫布里底群島，把群島命名為新赫布里底。不久以后，庫克在1774年9月成為首位發(fā)現(xiàn)新喀里多尼亞的西方航海家，庫克選用的地名則取材自蘇格蘭古地名喀里多尼亞。

在同年11月返回新西蘭夏洛特王后海灣前，庫克還在途中于10月10日發(fā)現(xiàn)諾福克島，諾福克島以他的其中一位贊助人第九代諾?？斯舴蛉嗣?，可是庫克命名的時候，還不知道公爵夫人早已于1773年逝世。

在1774年11月，庫克的決心號從新西蘭出發(fā)，向東駛經(jīng)南美洲南端合恩角進入大西洋，途中在1775年1月17日抵達位于南大西洋的南喬治亞島。該島事實上早于1675年已由英國商人安東尼·德拉羅雪發(fā)現(xiàn)，但庫克等人則是首批登陸該島的西方人。

庫克抵達后，他不單宣布該島為英國領(lǐng)土外，還負責勘查和繪制了該島的地圖。除了南喬治亞島外，庫克又以其隨員查爾斯·克拉克（Charles Clerke）的名字，把附近新發(fā)現(xiàn)的礁島命名為克拉克礁島（Clerke Rocks）。

在1月31日，庫克進一步發(fā)現(xiàn)多個細小島嶼，于是以第一海軍大臣兼其航海探索贊助人三明治勛爵的封號，把群島命名為“桑威奇領(lǐng)地”（今南桑威奇群島）。南喬治亞島與桑威奇群島是庫克在整個旅程到訪的眾多島嶼中，唯一一處覆滿冰雪的島嶼。

橫越南大西洋的庫克在1775年3月21日抵達開普敦桌灣，在當?shù)赝Ａ粑逯芤跃S修決心號的索具后，決心號途經(jīng)圣海倫娜島和費爾南多·迪諾羅尼亞群島，最終在7月30日返抵英格蘭樸茨茅夫，時間比探險號足足遲了一年回國。