Das Expeditionsschiff der österreichischen Forscher, die Admiral Tegetthoff, war ein Segelschiff mit Hilfsmotor und verließ mit einer 24-köpfigen Besatzung im Juli 1872 den norwegischen Hafen Tromsø. Ende August blieb es nördlich von Nowaja Semlja im Eis stecken und wurde in bis dato nur Robbenjägern und Walfängern bekannte Polarregionen abgetrieben. Auf dieser Drift entdeckte die Expedition am 30. August 1873 die nur bei einigen norwegischen Fischern als Rønnbeck-Land bekannte Inselgruppe, die sie nach Kaiser Franz Joseph I. „Franz-Josef-Land“ benannte. Die Forscher unternahmen auf der Inselgruppe zahlreiche Schlittenreisen und Expeditionen zu Fuß, um das Gebiet zu kartieren. Zwei Winter verbrachten die Expeditionsteilnehmer an Bord des eingeschlossenen Schiffes.

Am 25. September 1874 kam das Expeditionsteam, das durch Krankheit und Tod nur ein Mitglied, Otto Krisch, verloren hatte, in Wien auf dem Nordbahnhof an und wurde auf der Fahrt ins Stadtzentrum bejubelt:

Julius Payer wurde in der Folge von Kaiser Franz Joseph I. in den erblichen Adelsstand erhoben.

Die Landentdeckung und die Erfahrungen der Expedition waren ein wesentlicher Beitrag zur Polarforschung, besonders zur Entdeckung der Nordostpassage durch Adolf Erik Nordenskiöld. Damit wurde der Weg vom sportlichen Wettlauf einzelner Expeditionen zu weltweiter wissenschaftlicher Zusammenarbeit bei der Erforschung der Polargebiete gewiesen. Zudem hatten Payer/Weyprecht mit Kap Fligely den nördlichsten Punkt Eurasiens erstmals betreten und mit ihrer Expedition die Theorie vom eisfreien Nordpolarmeer widerlegt.