中世紀歐洲一些地理學家又認為「在南半球有一塊大陸，和北半球的歐亞大陸一樣，擁有稠密的人口、溫暖的氣候、肥沃的土地和豐富的金銀礦”；在古地圖中描繪南方大陸的相當普遍；這種臆測遐想充滿著神秘的色彩，對於航海探險家，具有強大的誘惑。 十六世紀以後，歐洲航海探險家多次遠航尋找「未知的南方大陸」。先是葡萄牙，緊跟著是西班牙，他們的探險船隊多次下南太平洋，尋求未果，不見任何大陸，只發現由許多小島組成的群島嶼。葡萄牙和西班牙雖然未探得「未知南方大陸」的位置，但它們在南大洋掀起了探尋「未知南方大陸」的熱潮，為後來荷蘭與英國的探險家發現「未知的南方大陸」奠定了基礎。
十七世紀初期，荷蘭人最早在今日澳大利亞的西岸及北岸登陸，無意經營離去。1770年，英國皇家海軍軍官、航海家、探險家、製圖師，詹姆士·庫克James Cook三度奉命出海前往太平洋，目的就是尋找那片傳說中「未知的南方大陸」；在數千公里的航程途中深入不少地球上未為人所知的地帶；透過運用測經儀，他為紐西蘭與夏威夷之間的太平洋島嶼繪製出大量地圖，地圖的精確度和規模皆為前人所不能及的。 庫克船長Captain Cook 帶領船員成為首批登陸澳洲東岸和夏威夷群島的歐洲人，也創下首次有歐洲船隻環繞紐西蘭航行的紀錄。
庫克船長在第一次航程，環航紐西蘭的大部分地區，證實它不能成為南方大陸的一部分，卻因此成為歷來首位環繞紐西蘭航行的航海家，且完成繪製相當準確的紐西蘭全域的海岸線地圖。 船隊駛離紐西蘭，繼續往西探索，終於在1770年 4月的一個秋天的早晨，西風吹送，單桅桿帆船「奮進號」Endeavour 駛進一個土地的內灣，年輕高大的庫克船長，看見了綠色的尤加利樹在金色陽光中閃爍，他的船「奮進號」登陸在今日澳大利亞東南岸，從此改寫了歷史。 這位英國船長詹姆士·庫克的這趟航行原本已完成了皇室委任的大溪地，紐西蘭任務，他本應該循舊有己知路線回英國，然而庫克船長決定駛向未知，尋找傳說中的「未知南方大陸」。與他同行船上有當時最有名的二大植物學家約瑟夫.班克斯及丹尼爾.索蘭德Joseph Banks & Daniel Solander。 1770年奮進號抵達這一塊未知南半球大陸東南海岸，今日澳洲新南威爾斯州一帶，不顧聚集在岬角，揮舞長矛生氣咆哮的原住民，意志堅定的庫克船長登上充滿了植物的海灣；一個星期的停留，創下空前絕後的紀錄，未曾有任何一位自然學家能夠在這麼短的一段時間，收集到那麼多動物，植物，鳥類的標本。庫克船長登岸的地點是今日的Botany Bay，行經今日的Port Jackson ，升起英國國旗，從此今日的澳大利亞東部沿海地區納入了英國的版圖。
在他的第二次航程中，1773年庫克船長首度橫跨南極圈；1774年成功駛至南緯71度10分離南極洲不遠的海域，成為整個18世紀中航海家所到過最南的地方。因為天氣環境惡劣，冰層過厚而決定折返；此後，儘管庫克船長又深入南極圈，但始終未見到傳說中的「南方大陸」。
1776年，庫克船長出發探勘大西洋和太平洋之間的新航道，未能成功，1779年二月航至夏威夷時，在一次土著的衝突事件中遇害身亡，得年五十一歲。 庫克船長在探索新地、航道、測繪海圖和航海衛生等方面貢獻良多，他的海圖大大改變了後來的世界地圖。
中世紀以來，由於航海家的地理大發現，「未知南方大陸」的遐想漸漸退去其神秘的色彩。 百年來多位英國航海家航行環繞大海中地塊，證明澳大利亞及紐西蘭不是傳說中龐大神秘的南方大陸的一部分。 在庫克船長的第二次遠航，他繞行進入南半球的一個非常高的緯度，並穿越南極圈一些地方，確定可能的南方大陸必須處於這寒冷的極地區域中，極地內沒有任何地區可能擴展到有如前人所臆測的溫帶氣候，人口密集、物產豐富和北半球對稱的「南方大陸」。
十九世紀著名航海家與繪製地圖者，英國海軍上校馬修·弗林德斯Matthew Flinders 於1801年受國家命令探勘未知的南方地塊，延著現今的澳洲海岸線繞行繪製地圖，耗時數年，最後探勘隊正式完成意義非凡繞行澳大利亞一圈的首航壯舉，標誌著歐洲大陸殖民地主國完成澳洲海岸線地圖繪製。
上校馬修·弗林德斯以鋼鐵般意志克服困難，實現探索未知的南方大陸，隨後在1814年出版了《南方大陸之行》A Voyage to Terra Australis，書中他的結論是：由希臘哲人亞里士多德和埃及希臘裔羅馬天文學托勒密假設的「未知南方大陸」並不存在 。 《南方大陸之行》的地圖集中將這塊「南極光照耀的土地」取用古代天文學家托勒密所提及「未知的南方大陸」Terra Australis Incognita中段的「南方」Australis 拉丁語化，後面附加拉丁語地名接尾詞 ia（相當於英語的 land）而成為澳大利亞 Australia之名稱，意即「南方土地」。
1820年，人類首次，在假想的「未知的南方大陸」區域，證實南極洲的存在；地理大發現的結論證實假想的「南方大陸」，只存在於南極洲和澳大利亞，並證明南北半球的陸地是不具有等量的對稱性。 1911年，挪威探險隊登上南極大陸，這𥚃是「未知的南方大陸」在地球上的最終地址；假設中的南方大陸在傳說中消聲匿跡，成為人類歷史進程上的一個階段性篇章，從此結論劃下了句點。
正值英國積極向海外探索的時期，庫克船長在他的航海日記上寫下一句目標，這證明庫克船長是一位胸懷大志和野心的成功航海家⋯⋯
“我的壯志不止於比前人走得更遠，而是要盡人所能走到最遠。” 庫克船長說。
“I intend not only to go farther than any man has been before me, but as far as I think it is possible for a man to go.” – Captain James Cook（1728－1779）
