La Société d'histoire naturelle de Paris le désigna à Louis XVI, et l'Assemblée nationale le choisit (1791) pour âtre envoyé à la recherche de La Pérouse; il partit de Brest le 24 septembre 1791 et navigua avec le grade de contre-amiral, en compagnie de Huon de Kermadec, Beautemps-Beaupré, de Rossel, de Willaumez, de Gicquel, de Louis Ventenat, etc. II parvint le 17 janvier 1792 au cap de Bonne-Espérance, reconnut en mars l'île d'Amsterdam, puis le port de la Recherche, la baie de la Recherche, le port de l'Espérance, le détroit d'Entrecasteaux, l'île Bruni, la pointe Riche, la pointe Gicquel,etc..

Il se dirigea enfin vers la Sud-Ouest de la Nouvelle-Calédonie, qu'il avait mission d'explorer. Après quelques relâches, il arriva en septembre à Amboine, d'où il alla vers l'île de Timor,et fit encore de belles découvertes, notamment trois cents lieues de côte au Sud-Ouest de la Nouvelle-Hollande (Australie). Depuis longtemps, il était malade du scorbut et de la dysenterie, quand il succomba sans avoir pu accomplir sa mission par rapport à La Pérouse. (Challamel).

En bibliothèque - Il existe trois relations de cette expédition  : la première, rédigée par de La Billardière, est plus spécialement consacrée aux résultats en histoire naturelle (Paris, 1800, 2 vol. in-4 et atlas in-fol.) ; la deuxième, due à de Rossel, s'occupe plutôt des détails techniques de la navigation (Paris, 1808, 2 vol. in-4 et atlas in-fol.); la troisième, par le chevalier de Fréminville, est une compilation à l'usage du grand public (Brest, 1838, in-8).