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En junio de 1791 el barco de Billings partió de nuevo hacia las Aleutianas, pero Billings decidió abandonar la exploración de América por la otra tarea encomendada: cartografiar la costa noreste de Rusia. En la bahía de San Lorenzo (Guba Sv. Lavrentiya), en la península de Chukchi, Billings se dispuso a llevar sus planes a la práctica. Lideró una partida de reconocimiento por tierra que efectúa el reconocimiento hacia el noroeste, pero sufrieron hambre e inanición y obtuvieron pocos resultados de valor; mientras tanto el barco, al mando del segundo en la expedición, Gavriil Andreevich Sarychev, volvió a explorar las Aleutianas (que realizó valiosas cartas del Pacífico norte; el almirante Iván Kruzenshtern Fedorovich, un explorador posterior de la misma región, describiendo estos logros hidrográficos tiende a alabar de Sarychev a expensas de la de Billings).
La expedición se reunió por última vez el 2 de enero de 1794 en Yakutsk, y Billings volvió a San Petersburgo en marzo, después de haber añadido poco en sus nueve años al conocimiento geográfico del litoral del Pacífico norte. Sin embargo, los informes de la expedición sacaron a la luz que los nativos de Alaska eran sometidos a una «abyecta esclavitud» por los comerciantes de pieles rusos y, posiblemente, ese informe dio lugar a las mejoras en sus circunstancias, que George Vancouver observó durante su visita a un puesto de comercio de Alaska. En 1790 Billings había estado con el español Salvador Fidalgo cerca de la isla de Kodiak, pero este encuentro de intereses imperiales rivales no tuvo consecuencias políticas inmediatas, debido a la preocupación española con la crisis de Nutca, que socavó las reclamaciones de España sobre toda la costa noroeste de Norteamérica.
