Результаты первой экспедиции Петра Кузьмича Пахтусова на Новую Землю были одобрены, и в 1834 г. ему предложили возглавить новую экспедицию, имеющую целью продолжить опись Новой Земли севернее Маточкина Шара.

Экспедиции были предоставлены два судна: шхуна “Кротов” длиной 35 футов под командованием Пахтусова и карбас “Козаков” длиной 40 футов,. командиром которого Пахтусов назначил кондуктора корпуса флотских штурманов Августа Карловича Цивольку. На каждом судне имелась шлюпка. на восемь человек и небольшая лодка. Провизии было взято на 16 месяцев. На “Кротове” шли Пахту сов, фельдшер Чупов, пять военных матросов и два вольнонаемных. На “Козакове” - Циволька, тоже пять матросов и два вольнонаемных. На обоих судах было 17 человек.

24 июля 1834 г. оба судна вместе покинули Архангельск. 9 августа в тумане они потеряли друг друга. В тот же день Пахтусов вышел в губу Широчиху на Новой Земле, уже известную ему по плаванию 1832 года.

20 августа по пути на север Пахтусов встретил лодью, от которой узнал,. что Циволька стоит в губе Нехватовой. Зайдя в реку Нехватову, он застал там девять лодей. Оказалось, что Циволька действительно побывал в Нехватовой, но уже 18 августа вышел в море. Тут же кормщик Пономарев, пришедший из Маточкина Шара, рассказал, что на берегах севернее этого пролива нашли обломки. По их описанию Пахтусов догадался, что это были обломки шхуны “Енисей”, вышедшей из Архангельска вместе с ним в 1832 году.

22 августа Пахтусов вышел из губы Нехватовой и выяснил, что на карте Поспелова (1807) некоторые острова Костина Шара положены неверно.

26 августа он стал на якорь в Маточкином Шаре в устье реки Маточки. На следующий день туда же пришел и Циволька. 29 августа оба судна снялись с якоря и пошли по Маточкину Шару на восток. Ночь суда провели у мыса Бараньего, а на рассвете увидели пришедший в Маточкин Шар карбас “Новая Земля”, на котором в 1832 г. плавал Пахтусов. Карбасом командовал помор Шестаков. Оказывается, он был послан конторой Брандта на поиски шхуны “Енисей”. Шестаков, которому Пахтусов передал все слышанное от Пономарева, решил обыскать берега губ Серебрянки и Митюшихи.

С 31 августа по 7 сентября оба судна пробирались сквозь льды на восток. 8 сентября Пахтусов пробовал произвести разведку льдов в проливе по направлению к Карскому морю на небольшой лодке. Однако попытка оказалась неудачной: льды все время были в движении и на обратном пути к шхуне лодку пришлось перетаскивать через ледяные перемычки. Пахтусов все же упорно пытался пробиться к востоку, используя старый поморский прием - суда во время отлива и на ночь прижимались к прибрежной отмели, а с приливом выходили на середину пролива и их вместе со льдами несло попутным течением на восток.

Вскоре, не доходя реки Тарасовой, суда уперлись в сплошной лед. Полыньи были покрыты новым льдом толщиной в полтора дюйма.

14 сентября Пахтусов повернул обратно. Встречаемый молодой лед приходилось пробивать “баластинами, спускаемыми на веревках с бушприта”. До изобретения ледоколов такой способ применялся часто.

17 сентября суда добрались до реки Чиракиной, у которой решено было стать на зимовку.

Обещанная Клоковым лодья со срубом дома в Маточкин Шар не пришла,. Пришлось устраиваться своими средствами. Оба судна занялись перевозкой плавника и разобранных на части изб, найденных неподалеку.

5 октября вся команда перебралась во вновь построенную избу. Был” построена и баня. Новое помещение казалось Пахтусову “прекрасною квартирою в сравнении с жилищем прошлой зимовки”. Суда сначала вытащили на отмель, а в середине ноября вытащили совсем на лед и поставили на подпоры, для того чтобы осмотреть подводную часть.

18 марта 1835 г. начались описные работы вблизи зимовья. Любопытно, что Пахтусов на эти работы брал матросов, у которых появлялись первые признаки цынги, и они, работая на свежем воздухе, быстро поправлялись. К исходу марта была сделана новая карта западного входа в Маточкин Шар.

2 апреля Пахтусов и Циволька покинули зимовье для описных работ. Сначала все направились по Маточкину Шару на восток. 8 апреля у мыса Бык разделились. Циволька с шестью наиболее здоровыми матросами пошел дальше на восток и затем на север, а Пахтусов повернул обратно, по пути описывая южный берег Маточкина Шара (предшественник Пахтусова Розмыслов прошел с описью по северному берегу Маточкина Шара).

13 апреля Пахтусов вернулся к зимовью. Теперь по описи Розмыслова (1768-1769) и Пахтусова (1833 и 1835) весь Маточкин Шар был точно положен на карту.

В конце апреля Пахтусов неудачно пробовал пройти по льду с описью до Кармакул и решил сделать это по воде. Так как имевшиеся на судах лодки были малы, построили новый карбас из старых судовых шпангоутов и выкидных досок, найденных в Староверской губе.

Вскоре вернулся из своего похода и Циволька. Он прошел на север вдоль восточного берега северного острова Новой Земли до полуострова Фон-Флотта, где поставил крест с надписью на нем.

16 июня зимовку посетили кемские промышленники с лодьи, остановившейся за островом Митюшевым, а 21 июня - сумской мещанин Афанасий Еремин, который из-за льдов укрылся с лодьей в устье реки Маточки и к зимовью Пахтусова прошел берегом, так как Маточкин Шар был забит льдами.

30 июня карбас “Козаков” после стоянки у зимовья, продолжавшейся 273 дня, вышел с двумя лодками в море.

В эту экспедицию отправились Пахтусов, Циволька и девять матросов. Провизии было взято на 3 1/2 месяца.

Из-за непогоды баркас стал на якорь у острова Митюшева, у которого стояли шесть лодей. Пахтусов ездил на остров Митюшев и здесь нашел обломки шхуны “Енисей”. Он считал, что “Енисей”, идя на Маточкин Шар, погиб в губе Серебрянке, которая “с устья похожа на пролив, более чем самый Шар”.

9 июля Пахтусов подошел с описью к Горбовым островам и здесь напором льдов, от которых некуда было укрыться, карбас раздавило. Предвидя гибель судна, самое важное - карты, инструменты, оружие, часть провизии вынесли заранее на лед. Погрузив что можно на две лодки, потащили их по льду на берег и устроились в палатках. К сожалению, многое из того, что было выгружено с карбаса на лед, но не поместилось на лодки, унесло в море. Провизии осталось мало и потому решили починить лодки и на них возвращаться в Маточкин Шар.

19 июля Пахтусов, производя астрономические наблюдения, неожиданно увидел идущего к нему человека. Это был кормщик Еремин, который уже приходил к зимовью Пахтусова в Маточкином Шаре. Его лодья стояла недалеко в проливе, а сам Еремин пошел на остров, чтобы посмотреть на состояние льдов к северу. Еремин предложил перевести всех участников экспедиции в Маточкин Шар, как только он закончит промысел моржей. Вскоре в пролив пришла и лодья промышленника Гвоздарева. Часть команды Пахтусова сразу перебралась налодью Еремина, а Пахтусов и Циволька начали производить опись близлежащих островов. Одну из гаваней между островами Личутина и Берха Пахтусов назвал гаванью Еремина. На Горбовых островах он обнаружил много остатков промысловых судов и могил.

Пахтусов пишет:

“По этим признакам бедствий можно думать, что окрестности Горбовых островов в старину разумели под названием губы Охальной, где до путешествия Лепехина в Архангельскую губернию (1772 г.) погибло несколько лодей архангельских промышленников. Лепехин говорит, что губа Охальная находится близ Горбовых островов и недалеко от мыса Доходы (т. е. мыса Желания). По нынешнему состоянию карты Новой Земли (по карте Литке) мыс сей очень не близко от Горбовых; но впоследствии мы увидим новейшие доказательства, подтверждающие эти слова Лепехина, взятые им из преданий того времени". Как мы знаем сейчас, на карте Литке северная часть Новой Земли была нанесена очень неправильно.

1 августа лодья Еремина направилась на юг, но из-за противного ветра зашла на сутки в губу Южную Сульменеву. Воспользовавшись этим, Пахтусов описал берега губы и сделал промер. 9 августа все его люди вернулись в свое зимовье.

Здесь Пахтусов нанял у промышленника Челузгина баркас и вместе с фельдшером и пятью матросами решил продолжить исследования восточного берега Новой Земли. Шхуну “Кротов” он оставил под охраной двух матросов у зимовья, а Цивольку с пятью оставшимися матросами отправил в Архангельск на лодьях Еремина и Челузгина.

Пахтусов начал свою опись 10 августа и к 23 августа прошел на север дальше Цивольки на 35 верст до острова, лежащего на 74°24'18" с. ш. и здесь видел другие острова, впоследствии названные именем Пахтусова.

Пройти далее на север ему помешали льды. Пахтусов повернул обратно, 28 августа подошел к Маточкину Шару и вернулся к зимовью. Здесь он еще застал Цивольку-лодьи из-за неблагоприятной погоды не смогли выйти в море.

7 октября 1835 г. Пахтусов вернулся в Архангельск, пробыв в отсутствии 440 дней. Во время экспедиции умерло два человека. Крепкое здоровье самого Пахтусова пошатнулось, и 7 ноября, через месяц после возвращения, он умер всего 35 лет от роду.

Циволька на лодьях промышленников вернулся в Сумы, отпустил здесь трех вольнонаемных промышленников, а сам с четырьмя матросами, уже по зимнему пути, 27 ноября добрался до Архангельска. В январе 1836 г. Циволька приехал в Петербург и здесь закончил обработку материалов Пахтусова.

Работы Пахтусова стали широко известны на Поморье и повлекли за собой многие плавания промышленников. Так, в 1831 г. на Новой Земле промышляло только одно судно, а в 1835-118 судов.

Имя Пахтусова стоит в ряду крупнейших полярных исследователей. Несмотря на то, что в 20-30-х годах прошлого столетия состояние льдов в Баренцевом и Карском морях было неблагоприятным, Пахтусов сделал больше, чем кто-либо из его предшественников. В первую очередь это объясняется тем, что Пахтусов в своих плаваниях использовал вековой опыт поморов: он плавал на таких же судах и пользовался теми же приемами. По условиям быта он ставил себя наравне со своими подчиненными, по работе - он превосходил их.

Заслуги Пахтусова были признаны: он прослужил офицером только 8 лет, тем не менее его семье была назначена пожизненная полная пенсия. В 1866 г. в Кронштадте, а в 1878 г. на его могиле в Архангельске на деньги, собранные его сослуживцами, были поставлены памятники.