Первая экспедиция была снаряжена в 1824 г. под руководством лейтенанта Петра Анжу. Обнаружение земель Санникова не было единственной задачей, кроме этого, необходимо было исследовать Новосибирские острова и берег от Лены до Индигирки. После завершения этих дел, команда отправилась на поиск острова, но не увидела даже намёка на него. Тем не менее она всё же сделала попытку на сближение. Не обнаружив абсолютно ничего, указывающего на наличие искомых земель, постановили, что Санников узрел мираж. Про земли забыли более чем на 50 лет.
В 1881 г. Джордж де Лонг, путешественник из Америки, нашёл относящуюся к Новосибирскому архипелагу группу островов. Несмотря на немалое расстояние, на тот момент было решено, что именно их и видел первооткрыватель. Но в 1886 г. русский геолог Эдуард
Толль, побывавший также на Котельном, ясно увидел контуры описываемого Санниковым острова. Он немедленно начал подготовку к очередной экспедиции, что заняло у него довольно продолжительное время.
Пока он был занят, норвежский исследователь Фритьоф Нансен в ходе своего путешествия проходил рядом с предполагаемым расположением Земли Санникова, но никаких следов её наличия не обнаружил. Несмотря на это, Толль в 1900 г. отправился в Русскую полярную экспедицию, в которой спустя два года трагически погиб, так ничего и не найдя.
В 1937 г. были предприняты ещё одни поиски. Советский ледокол «Садко» несколько раз прошёлся с разных сторон в районе предполагаемого острова, и вновь безуспешно. Туда же отправили авиацию, которая тоже вернулась ни с чем. На этом поиск Земли Санникова был окончательно завершен.
Но вполне возможно, что остров не являлся иллюзией, а когда-то действительно существовал. Он мог состоять из вечной мерзлоты, и со временем постепенно растаять. Именно так произошло с двумя островами Новосибирского архипелага — Васильевским и Семёновским. Вместо них, как и на месте пропавшего острова, теперь имеющие те же имена мелководья — подводные банки.
Земля Санникова послужила вдохновением к написанию одноимённого научно-фантастического романа В. А. Обручева, опубликованного в 1926 г., а по мотивам книги в 1973 г. был снят фильм, имеющий то же название.
