W 1732 roku Gmelin zgłosił się do uczestnictwa w Wielkiej Północnej Ekspedycji (1733–1743) i został wybrany przez cara razem z niemieckim historykiem i geografem Gerhardem Friedrichem Müllerem, również profesorem Akademii w Petersburgu. W roku 1733 Gmelin, Müller oraz francuski astronom Louis de l’Isle wyruszyli w drogę. Była to długa i uciążliwa, jednocześnie niezmiernie ważna i wpływowa podróż na tereny dalekiej Syberii. Razem z trzema „głównodowodzącymi” – Gmelinem, Müllerem i de l’Isle – udział w wyprawie wzięło 6 studentów, 2 malarzy, 2 myśliwych, 2 alpinistów, 4 mierniczych, jak również 1 oficer i 12 żołnierzy, 1 dobosz i sowa – puszczyk uralski (Strix uralensis Pallas). Ekspedycja wróciła do Petersburga z materiałami do dzieła Flora Sibirica sive Historia plantarum sibiriae.
Dzieła
Voyage au Kamchatka par la Siberie, Amsterdam 1779
Joannis Georgii Gmelini Reliquias quae supersunt commercii epistolici cum Carolo Linnaeo, Alberto Hallero, Guilielmo Stellero et al., Floram Gmelini sibiricam ejusque Iter sibiricum potissimum concernentis ... curavit Guil. Henr. Theodor Plieninger. Addita Autographa lapide impressa, Stuttgartiae 1861
D. Johann Georg Gmelins Reise durch Sibirien, von dem Jahr 1733 bis 1743, 4 tomy, Göttingen 1751–1752.
Leben Herrn Georg Wilhelm Stellers : gewesnen Adiuncti der Kayserl, Frankfurt 1748
.jpg)
