決心號(hào)與探險(xiǎn)號(hào)重新會(huì)合后于1773年8月抵達(dá)大溪地補(bǔ)給，此后向西進(jìn)發(fā)，于9月轉(zhuǎn)抵一處曾經(jīng)有西班牙和葡萄牙航海家到訪過的群島，他把這個(gè)群島命名為赫維群島（即庫克群島舊名）。在10月，庫克一行還到訪了湯加，更因島上土著友善熱情而獲庫克稱之為“友誼群島”（Friendly Islands）。

不過，決心號(hào)和探險(xiǎn)號(hào)從湯加返回新西蘭途中遇上風(fēng)暴，于10月30日再度失散。庫克本來與弗諾約定在夏洛特王后海灣會(huì)合，但先到的庫克在11月26日決定先行離去，而后到的弗諾要到四天以后的11月30日才抵達(dá)會(huì)合點(diǎn)。未能會(huì)合庫克的弗諾唯有指揮探險(xiǎn)號(hào)啟程返國，但船員在動(dòng)身起程前與當(dāng)?shù)孛税l(fā)生爭(zhēng)執(zhí)，造成部份船員死亡，探險(xiǎn)號(hào)最終在1774年7月14日返抵英格蘭。

庫克的決心號(hào)離探險(xiǎn)號(hào)而去后，繼續(xù)在茫茫大海中試圖尋找南極洲大陸。在1773年12月，決心號(hào)第二度進(jìn)入南極圈，隨后于1774年1月26日第三度駛?cè)肽蠘O圈，并于1月30日成功駛至南緯71度10分離南極洲不遠(yuǎn)的海域，成為整個(gè)18世紀(jì)中航海家所到過最南的地方。

可是，未有找到南極洲的庫克在這時(shí)卻因?yàn)樘鞖猸h(huán)境惡劣而決定折返，使尋找神秘大陸的希望落空。此后，庫克決定待在太平洋地區(qū)，以便南半球夏天來臨的時(shí)候可以再度南下探索。

這個(gè)時(shí)期的庫克游走于大洋洲多處地方，他在1774年2月到訪復(fù)活節(jié)島后，旋于3月轉(zhuǎn)到馬克薩斯群島，以及在4月重返社會(huì)群島和大溪地。

在6月，庫克成為首位發(fā)現(xiàn)紐埃的西方航海家，他雖然多次嘗試登岸，但均被島上懷有敵意的島民阻止，結(jié)果庫克把該島命名為“野人島”（Savage Island），并只好返回附近的湯加補(bǔ)給。