Экспедиция отправлялась на небольшом зверобойном судне «Геркулес», приспособленном для плавания во льдах. 9 июля 1912 года «Геркулес» вышел из Александровска-на-Мурмане под командованием капитана А. С. Кучина, имея на борту четырнадцать участников экспедиции.

По плану «Геркулес» должен был вернуться в октябре этого же года. Однако полуторагодовой запас продовольствия и обилие полярного снаряжения на судне свидетельствовали о том, что у Русанова были иные намерения. К началу августа экспедиция закончила выполнение официальной программы: двадцать восемь заявочных знаков, поставленных Русановым, закрепляли за Россией право на разработку угля на Шпицбергене. 18 августа в Маточкином Шаре он оставил для отправки на материк телеграмму следующего содержания: 
«Юг Шпицбергена, остров Надежды. Окружены льдами, занимались гидрографией. Штормом отнесены южнее Маточкина Шара. Иду к северо-западной оконечности Новой Земли, оттуда на восток. Если погибнет судно, направлюсь к ближайшим по пути островам: Уединения, Новосибирским, Врангеля. Запасов на год. Все здоровы. Русанов».

     Телеграмма, раскрывавшая план Русанова, была последним известием, полученным с «Геркулеса». 
     К 1914 году сразу три русские арктические экспедиции считались пропавшими без вести. 18 января 1914 года Совет министров дал указание морскому министерству предпринять их поиски. Тем не менее, поиски 1914—1915 годов не принесли результата. Где и при каких обстоятельствах погибла экспедиция Русанова, выяснить не удалось. В 1934 году на безымянном островке (сейчас остров Геркулес), находящемся близ берега Харитона Лаптева, был обнаружен столб, врытый в землю, на котором была вырублена надпись «ГЕРКУЛЕС. 1913». В том же году на другом островке, были найдены остатки одежды, патроны, компас, фотоаппарат, охотничий нож и другие вещи, принадлежавшие участникам экспедиции на «Геркулесе». После тщательных поисков неподалеку от этих предметов была найдена мореходная книжка матроса «Геркулеса» А. С. Чукчина и серебряные часы с инициалами В. Г. Попова, тоже матроса «Геркулеса», и справка, выданная на его имя.

 Судя по этим находкам, можно предполагать, что крайне неблагоприятные ледовые условия в 1912 году принудили «Геркулес» к зимовке где-то в районе северной части Новой Земли, а в следующем году Русанов, видимо, достиг Северной Земли. В пользу этого предположения говорят также следы чьей-то стоянки, обнаруженные в 1947 году в заливе Ахматова на северо-восточном побережье острова Большевик. Возможно, это следы экспедиции Русанова. В 2000 году в районе горы Минина на полуострове Таймыр экспедицией Орловской гостелерадиокомпании были обнаружены следы стоянки и останки людей. Предполагается, что они также могут принадлежать членам Русановской экспедиции, в частности, капитану Кучину