8 мая 1821 года экспедиция вернулась в Усть-Янск. Здесь Анжу встретился с Санниковым, который «словесно изъяснял, что виденные им Земли видны бывают только летом и в расстоянии 90 верст, а зимой и осенью не видать». Анжу известил об этом сибирского генерал-губернатора М. Сперанского, о чем последний поставил в известность морского министра де Траверсе, который через несколько дней, ссылаясь на мнение Адмиралтейств-коллегии, отметил, что дальнейшие поиски Земли Санникова бесполезны, так как этот промышленник «видел не землю, но туман, на землю похожий». Траверсе предлагал ограничить задачи экспедиции на 1822 год описью известных островов, но Сперанский придерживался иного мнения, считая первейшей задачей работ 1822 года именно поиски таинственной суши в Ледовитом океане.
Осень и зиму Анжу провел в подготовке к новому походу. Его люди хорошо перенесли полярную ночь и вторую зимовку в Арктике. С наступлением светлого времени Анжу поручил штурманскому помощнику Ильину произвести опись побережья Северного Ледовитого океана между реками Яной и Оленек. Основная часть экспедиции отправлялась на Новосибирские острова и дальше, к северу от них, на поиски неведомых земель.
28 февраля Анжу, Бережных и Фигурин покинули Усть-Янск. В распоряжении экспедиции на этот раз было 156 собак, запряженных в 12 нарт. Запасы продовольствия и корма взяты на два месяца.
Снова начались странствования по льду с торосами и трещинами. На острове Большой (Ближний) Ляховский разделились на две группы. В течение нескольких дней путешественники наносили на карту бухты, заливы, мысы, возвышенности и астрономически определяли их местоположение. Они посещали зимовья промышленников, охотившихся на песца и собиравших кости мамонтов. Затем оба отряда перебрались на Малый Ляховский остров и тщательно исследовали его.
17 марта Анжу отправил Илью Бережных обратно в Усть-Янск, поручив ему опись Быковской протоки и устья реки Лены. Сам Петр Федорович с небольшим отрядом отправился к острову Фаддеевскому. По пути он пересек низменную песчаную равнину, где заметил возвышавшийся островок. Это была центральная часть нынешней Земли Бунге, которую Анжу очень близко к действительности нанес пунктиром на карту…
Находясь вблизи мыса Бережных на острове Фаддеевском, Анжу заметил к северо-западу от него «синеву, совершенно подобную виденной отдаленной земле; туда же был виден и олений след». На следующий день исследователей ждало разочарование: проехав 15 верст, Петр Федорович с вершины тороса разглядел в зрительную трубу вместо земли огромное нагромождение льдов.
Путешественники измерили глубину моря, оказавшуюся равной 21 метру, взяли пробу грунта и повернули на запад. Вскоре они снова увидели остров. Но он лежал не к северу, где надлежало быть, по утверждению Санникова, виденной им суше, а прямо по курсу. Это был не мираж. Можно было различить его восточный берег, метров на 20 возвышающийся над ледяной равниной. Не прошло и часа, как Анжу со своими спутниками ступил на землю, еще не нанесенную ни на одну карту. Островку было присвоено имя исследователя-натуралиста Алексея Фигурина.
Переждав пургу, 25 марта путешественники направились на северо-запад, туда, где видел землю Яков Санников. Но как тщательно ни осматривал Анжу горизонт на севере и северо-западе, признаков земли не открывалось. Петр Федорович решил повернуть к острову Котельному.
В конце марта экспедиция перебралась на остров Фаддеевский и занялась обследованием западного и южного берегов, которые в прошлом году остались неописанными.
Закончив работы на Новой Сибири, Анжу отправился на поиски земли, которую Яков Санников видел на северо-восток от этого острова. Продвигались вперед ночами, так как днем снег был влажный, глубокий, рыхлый. Торосы возникали один за другим. Собаки выбивались из сил. Анжу решил повернуть на юг. В конце апреля путешественники ступили на сибирский берег, а через несколько дней встретились с экспедицией Врангеля.
Вместе с Врангелем Анжу вернулся в Нижнеколымск, где прожил в обществе своего друга до установления летнего пути.
22 июля 1822 года Анжу выехал на лошадях из Нижнеколымска в Усть-Янск. Вскоре туда же прибыли Илья Бережных и штурманский помощник Петр Ильин, производившие опись побережья Северного Ледовитого океана от Яны до реки Оленек, обследовавшие бухту Тикси в устье реки Лены. Осенью они продолжили опись Лены до селения Жиганск и нанесли на карту устье Индигирки.
Между тем Петр Федорович готовился к новому путешествию в Северный Ледовитый океан. 10 февраля 1823 года Анжу в сопровождении доктора Фигурина на четырех нартах выехал из Усть-Янска к Быковскому мысу в устье Лены, где был заготовлен корм для собак экспедиции. Затем путешественники отправились на север. Встретив в 100 верстах от берега свежую трещину во льду, замерили глубину; она оказалась равной пяти метрам. То по гладкому льду, то через гряды торосов экспедиция прошла еще 40 верст по прежнему курсу. Дальше лед был очень тонкий, и путешественники повернули на восток.
Вскоре на горизонте ясно обозначились острова Васильевский и Семеновский, незадолго до этого открытые якутом Максимом Ляховым, но еще не нанесенные на карту. Со 2 по 4 марта Анжу занимался их описью. Потом он снова направился к северу по морскому льду, тщательно осматривая окрестности, но никаких признаков новых, еще не известных земель не обнаружил. Подойдя к границе неподвижных припайных льдов, экспедиция повернула на юг, к острову Бельковскому. 13 марта путешественники переночевали под защитой его утесистых берегов, а затем занялись их исследованием. Когда был полностью положен на карту остров Бельковский и обследован район моря к западу от Новосибирского архипелага, Анжу отдал распоряжение направиться в становище Дурнова на острове Котельном, куда якутские промышленники должны были привезти корм для собак. Но в условленном месте никого не оказалось.
Наконец они вышли к становищу Егорова. В оставленном на зиму жилище нашлись десяток фунтов муки и несколько рыб. Продолжив путь, они встретили якутов, которые везли продовольствие для экспедиции. Обоз задержала на целую неделю вьюга на острове Столбовом.
После непродолжительного отдыха Анжу и его спутники направились к берегам Азии. Через 10 дней они были в Усть-Янске.
Работы по экспедиции были закончены. В Усть-Янске Анжу задержался до осени. Как только установился зимний путь, он выехал на лошадях в Якутск, где предстояло закончить все финансовые дела экспедиции. На карту России было достоверно нанесено северное побережье Азии от реки Оленек до Индигирки, обследована Лена на значительном протяжении, на основании многочисленных астрономических наблюдений произведена опись Семеновского, Васильевского, Бельковского, Котельного, Фаддеевского, Большого и Малого Ляховских островов, а также островов Новой Сибири и Земли Бунге, которая на карте Анжу показана по своим очертаниям близкой к современным и называется просто песком. Анжу выяснил, что море к северу от Новосибирских островов не ограничено исполинской землей, так как именно в отсутствии приливов и отливов вблизи Колымы Сарычев видел одно из доказательств существования на севере «матерой земли». Анжу не видел ни северной «матерой земли», ни одной из земель Санникова, не нашел и их признаков.
