班克斯甚至一度希望取代库克指挥第二次的探索旅程，但最终在旅程开始前选择退出。班克斯退出后，约翰·雷茵霍尔德·福斯特（Johann Leinhold Folster）及其子格奥尔格·福斯特遂取而代之成为第二次旅程的随船科学家。

 

二、第二次探索（1772年－1775年）

从第一次探索返国后不久，库克就在1771年8月29日获擢升为海军中校。翌年，库克再次受皇家学会所托，展开第二次航海旅程，探索传闻中“未知的南方大陆”。

在第一次探索中，库克已经证明新西兰并不接壤任何大陆，而虽然他几乎勘察了整个澳洲大陆东岸，但从测绘的资料所得，澳洲大陆的规模仍然不及那块神秘大陆，因此那块大陆是否存在，在当时仍然是一个谜。

一般相信，如果这块“未知的南方大陆”是存在的，就应该比澳洲大陆位处更南的地方，而亚历山大·道尔林普等皇家学会成员则始终相信，这块南方大陆是确实存在的。

这次旅程除了由库克指挥的HMS决心号（HMS Resolution）带领外，还由托拜厄斯·弗诺负责指挥伴舰HMS探险号（HMS Adventure）同行。

在1772年7月13日，两舰从普利茅斯出发，与上一次不同，这次库克向东途经好望角前往太平洋，而且还设法靠南航行，以求发现南方大陆，这使得船队在1773年1月17日创下横跨南极圈的创举。

可是不久以后，决心号和探险号在同年2月9日于南冰洋因为大雾而分道扬镳，结果两船到5月17日才于新西兰夏洛特王后海湾（Queen Charlotte Sound）的预定会合点重新会合。

在失散期间，弗诺的探险号曾驶往塔斯曼尼亚一带，而库克的决心号则驶过新西兰南岛西南岸，期间在1773年3月发现乔基岛，并为该岛绘制地图。

决心号与探险号重新会合后于1773年8月抵达大溪地补给，此后向西进发，于9月转抵一处曾经有西班牙和葡萄牙航海家到访过的群岛，他把这个群岛命名为赫维群岛（即库克群岛旧名）。在10月，库克一行还到访了汤加，更因岛上土著友善热情而获库克称之为“友谊群岛”（Friendly Islands）。

不过，决心号和探险号从汤加返回新西兰途中遇上风暴，于10月30日再度失散。库克本来与弗诺约定在夏洛特王后海湾会合，但先到的库克在11月26日决定先行离去，而后到的弗诺要到四天以后的11月30日才抵达会合点。未能会合库克的弗诺唯有指挥探险号启程返国，但船员在动身起程前与当地毛利人发生争执，造成部份船员死亡，探险号最终在1774年7月14日返抵英格兰。

库克的决心号离探险号而去后，继续在茫茫大海中试图寻找南极洲大陆。在1773年12月，决心号第二度进入南极圈，随后于1774年1月26日第三度驶入南极圈，并于1月30日成功驶至南纬71度10分离南极洲不远的海域，成为整个18世纪中航海家所到过最南的地方。

可是，未有找到南极洲的库克在这时却因为天气环境恶劣而决定折返，使寻找神秘大陆的希望落空。此后，库克决定待在太平洋地区，以便南半球夏天来临的时候可以再度南下探索。

这个时期的库克游走于大洋洲多处地方，他在1774年2月到访复活节岛后，旋于3月转到马克萨斯群岛，以及在4月重返社会群岛和大溪地。

在6月，库克成为首位发现纽埃的西方航海家，他虽然多次尝试登岸，但均被岛上怀有敌意的岛民阻止，结果库克把该岛命名为“野人岛”（Savage Island），并只好返回附近的汤加补给。

 

在1774年7月，库克转抵曾经有欧洲航海家到访的瓦努阿图，而且以苏格兰的赫布里底群岛，把群岛命名为新赫布里底。不久以后，库克在1774年9月成为首位发现新喀里多尼亚的西方航海家，库克选用的地名则取材自苏格兰古地名喀里多尼亚。

在同年11月返回新西兰夏洛特王后海湾前，库克还在途中于10月10日发现诺福克岛，诺福克岛以他的其中一位赞助人第九代诺福克公爵夫人命名，可是库克命名的时候，还不知道公爵夫人早已于1773年逝世。

在1774年11月，库克的决心号从新西兰出发，向东驶经南美洲南端合恩角进入大西洋，途中在1775年1月17日抵达位于南大西洋的南乔治亚岛。该岛事实上早于1675年已由英国商人安东尼·德拉罗雪发现，但库克等人则是首批登陆该岛的西方人。

库克抵达后，他不单宣布该岛为英国领土外，还负责勘查和绘制了该岛的地图。除了南乔治亚岛外，库克又以其随员查尔斯·克拉克（Charles Clerke）的名字，把附近新发现的礁岛命名为克拉克礁岛（Clerke Rocks）。

在1月31日，库克进一步发现多个细小岛屿，于是以第一海军大臣兼其航海探索赞助人三明治勋爵的封号，把群岛命名为“桑威奇领地”（今南桑威奇群岛）。南乔治亚岛与桑威奇群岛是库克在整个旅程到访的众多岛屿中，唯一一处覆满冰雪的岛屿。

横越南大西洋的库克在1775年3月21日抵达开普敦桌湾，在当地停留五周以维修决心号的索具后，决心号途经圣海伦娜岛和费尔南多·迪诺罗尼亚群岛，最终在7月30日返抵英格兰朴茨茅夫，时间比探险号足足迟了一年回国。

尽管库克返国后提交的报告令人们对发现“未知的南方大陆”的憧憬沉寂下来，但他在第二次航海的其中一项重要成就，是成功运用由英国钟表匠拉科姆·肯德尔（Larcum Kendall）制作的K1型经线仪制作精细的航海图。

这部经线仪让库克在航海途中更精确地计算自己的所在经度，而他在航海日志中更是对肯德尔的K1型经线仪赞口不绝。库克运用这部经线仪制作了不少相当精确的南太平洋航海图，这些航海图一直到20世纪中期仍为航海人士所使用和信赖。

库克返国后于1775年8月9日获进一步擢升为上校舰长（Post-captain），时年47岁的他还获准从皇家海军荣誉退役，并在格林尼治荣军院荣任第四上校。不过，库克一心继续航海事业，因此他只有勉强接受荣誉退役的安排，但他同时要求将来如果获召出海，可以随时卸下荣军院的职务。

这个时候的库克已不止于为海军部所赏识，他除了在1776年2月29日当选为皇家学会院士外，同年还获学会颁授科普利奖章，以表扬他对科学界的贡献。

两次的航海经历令库克逐渐成为英国家传户晓的航海家，著名画家纳撒尼尔·丹西尔-霍兰（Nathaniel Dance-Holland）为他作画、传记作家詹姆士·包斯威尔为他设宴，在上议院的辩论中，他甚至被高门世族誉为“欧洲第一航海家”。

 

虽然如此，库克始终不愿长时间待在国内，在1776年，他终于第三度获得机会出发前往太平洋，获指派寻找连接太平洋和大西洋的西北航道，库克在这次旅程负责向东进发，由太平洋前往大西洋，而另一支船队则从反方向向西进发，由大西洋前往太平洋。

三、第三次探索（1776年－1779年）

库克的第三次航海旅程是他人生最后一次航海旅程，如前所述，虽然他的真正任务是要寻找西北航道，但一般的普罗大众却所知不多，只以为他的任务是要把随HMS探险号带来英国的土著欧迈（Omai）送回大溪地。

在这次旅程，库克再一次负责指挥HMS决心号，而他的随员查尔斯·克拉克则指挥伴舰HMS发现号（HMS Discovery）。两舰在1776年7月12日正式由普利茅夫出发，至1777年10月成功把欧迈送回大溪地后，库克的船队随即向北进发，途中于12月24日平安夜发现圣诞岛（即基里巴斯），未几于1778年1月发现夏威夷群岛，成为历来首批登陆群岛的欧洲人。

库克一行于可爱岛（Kauai）威美亚作首次登陆，且决定再以三明治勋爵的封号把群岛命名为“桑威奇群岛”。

在夏威夷停留过后，库克的船队在太平洋向东北方进发，并驶至上加利福尼亚西班牙人聚落以北的北美洲西岸地带。在1778年3月7日，库克等抵达俄勒冈沿岸海域，他除了把最先看到的一处海角命名为恶劣天气角（Cape Foulweather），又在附近大约位于北纬44度30分的一处岸边登陆。

可是，该处地如其名，库克一行未几就因为恶劣天气而被迫向南折到大约北纬43度的地方，此后待天气回复正常，才能够重新沿着海岸向北上溯。

库克的船队此后在不知情的情况下驶过胡安·德·富卡海峡，随后驶进今温哥华岛西部的努特卡海峡（Nootka Sound），最终于育谷（Yuquot，又名“友谊湾”）一个属于努特卡族（现今属于加拿大第一民族之一）的村落附近停靠。

在1778年3月29日至4月26日期间，决心号和发现号两船停靠在努特卡海峡一处被库克命名为船湾（Ship Cove）的地方，这个小海湾即今日的决心湾（Resolution Cove），位置处于今布莱岛（Bligh Island）南端，育谷以东约八公里，两地之间为努特卡海峡所相隔。

库克的船员与育谷村民虽然曾有一些不快的经历，但双方关系尚算融洽。在贸易方面，库克一方在夏威夷的时候，他们只要用一些小饰物便可以换取所需物资；但在育谷，他们却要使用更贵重的物品，对方才愿意贸易。

一般而言，金属品都是育谷村民接受的物品，但他们很快便对铅、白镴和锡制品失去兴趣；至于库克从对方贸易得到最贵重的物品，就只有一些海獭毛皮。库克一行待在育谷期间，基本上都是由当地村民操控双方贸易，育谷村民甚至曾登上库克的船舰观察，但库克等人却不得入其村。

库克也无法得悉谁是当地长老，但有学者推测，当地长老有可能是在1780年代至1790年代期间，活跃于皮草贸易的马奎纳（Maquinna）。

 

离开努特卡海峡后，库克等继续向北上溯至白令海峡，沿途一边探索和一边绘制海岸地图，并在阿拉斯加纪录了后人所知的库克湾。在仅仅一次的航海旅程中，库克便为北美洲西北岸绝大部份海岸线绘制航海图，成为第一位为这个地区绘制地图的航海家。

从此以后，世界地图首度确定了阿拉斯加的延伸部份，至于俄罗斯以东和上加利福尼亚西班牙聚落以北之间一大片空白的太平洋海岸线，也因为库克的考察成果而得以填补和连接起来。

库克的船队在1778年8月8日驶过威尔士亲王角进入白令海峡，数日后于8月14日驶入北极圈。不过，作出几次尝试的库克始终无法继续北往，在8月18日，决心号和发现号驶至北纬70度44分的海域，这是库克在整个旅程到过最北的地方，但也是在这个时候，受到冰山和冰封的海面阻隔，库克惟有决定向南折返。

这时的库克开始感到泄气，而且还可能得上胃痛的毛病，他对船员的态度变得愈来愈不合理，更要求他们进食被认为不能食用的海象肉。

库克在回程时途经阿留申群岛，期间曾在一些俄罗斯商旅的贸易基地稍作停顿，一直到1778年12月，决心号和发现号驶返夏威夷群岛过冬，在群岛一带巡弋约八个星期后，库克一行人最终在1779年1月17日于凯阿拉凯夸湾登陆，造访群岛最大的岛屿夏威夷岛。

库克到访的时候，当地人恰巧正在庆祝“玛卡希基节”（Makahiki），该节日是一个祭祀波利尼西亚神明龙诺（Lono）和庆祝收成的节日。无独有偶的是，决心号的桅杆、帆和索具的形态，与部份用于节日祭祀的手工艺品相似；再加上库克一行登岸前，曾经顺时针环绕夏威夷岛一圈，而碰巧祭祀龙诺的队伍也是在岛上顺时针环岛巡游一圈。

一连串的巧合使身为决心号舰长的库克被部份岛民误认为是龙诺下凡，一时间对他和甚至是部份随员顶礼膜拜、奉若神明。当地部族长老还向库克赠与头盔和斗蓬，以突显其在岛民眼中的崇高地位。

以上的说法最先由有份参与探索旅程的人士提出，并得到美国人类学家马歇尔·萨林斯等学者支持，但对于库克是否真的被岛民神化，各界始终仍存有一定争议。

库克船长是怎么死的？

库克与他的船员在夏威夷岛逗留了大约一个月的时间后，在1779年2月4日重新出发，再一次向北寻找西北航道。然而，就在出发后不久，由于决心号的前桅损毁，库克被迫带领船队折返，并在2月11日返回凯阿拉凯夸湾修理。

库克的回归不单止出乎夏威夷岛民的意料之外，也不为他们所欢迎，原因是祭祀龙诺的“玛卡希基节”已经完结，他们突如其来的回归使岛民大感惊讶和错愕，这不单对岛民的心灵构成沉重打击，更使他们对库克的虔诚信奉转化成为愤怒。

库克一行人返回夏威夷岛后，岛民不单止拒绝补给食物和禁止他们砍伐木材，而且还随手抢走他们的物品，种种争执和不和使双方关系变得紧张。

在2月13日晚，发现号的小艇被当地岛民偷走。库克起初仍不以为意，认为这种偷窃行为在大溪地等小岛屡见不鲜，于是计划在翌日到岛上捉走部族首领或其他岛民作为人质，以求岛民交还小艇。

 

在2月14日清早，库克带同一批海军陆战队员登陆凯阿拉凯夸湾，试图平息事件，但双方早有成见，再加上彼此误会对方的暗号和枪火，使双方冲突一触即发。

在混乱中，库克一方由于寡不敌众，唯有后退到凯阿拉凯夸湾滩头，他不单止安排同伴登上小艇撤退，而且还留守到最后。就在这个时候，库克被岛民从后打中头部倒地，他虽然立即起来反抗，但随即又被按在地上，然后再被岛民用乱石掷打，继而被人刺死，死时脸部朝下，贴着被浪花冲刷的岸边。

终年仅50岁的库克，遇害时间约为早上九时正，除他以外，同时遇害的还有四名海军陆战队员，另有两名海军陆战队员受伤。

后世留传有关库克遇害前的画作，大多数均把库克描绘成调停者，尝试在混乱中平息两派纷争；但在2004年公开的一幅画作，却显示库克遇害前挥舞枪支，意图攻击迎面而来的岛民。

这幅把库克描绘得富攻击性的画作由画家约翰·克利弗雷（John Cleveley）绘画，而正好克利弗雷的兄弟詹姆士·克利弗雷（James Cleveley）在库克的决心号上任职木匠，曾经目击事发经过，因此有学者认为这幅画作或许更如实记录库克死前的行径，也比其他版本显得更符合前文后理。