1594 年夏天，巴伦支和一些水手乘坐一艘较小的船只，对北冰洋进行了第一次考察。巴伦支当时还是一个地图绘制师，在考察北极之前，他已经考察过地中海，并且出版了地中海的海图。
巴伦支第一次北极航行的目的，还不是直接做生意。而是为了考察从西伯利亚北边的海洋到达中国的可能性。但由于大冰山阻挡失败了，但巴伦支相信海水融化后，能够找到去中国的航线。
第二次尝试是荷兰亲王赞助的，让他第二年带上货物前往中国做生意。但当航行到一半时，他们遇到了恶劣的天气，前方的海面上都是冰，他们不得不返航。在途中，他们还受到了北极熊的袭击，死了两名船员。除了他们，有很多其他的探索也失败了，所以荷兰政府不再资助这种探险。不过，如果谁能够成功开拓北极航线，荷兰将给予丰厚的奖励。
1596 年，阿姆斯特丹市出钱购买了两条船，商人准备好了货物，找了两名年轻的船长，并找来了巴伦支当向导，希望能开辟北极航线。
虽然，这次他们吸取教训提前了半个月出发，但是，由于荷兰人信新教，不使用格里高利更正过的公历，而使用误差有十几天的儒诺历。因为这个误差，等他们到了北冰洋的喀拉海（Kara Sea）时，有天早晨，他们醒来发现船被海上的冰层冻住了，十几名船员们试图融化冰层但是失败了。他们不得不选择上岸搭简陋的窝棚在北极过冬。
到了第二年六月，冬去春来，冰雪融化，幸存的船员终于能乘小船外出探路。而不幸的是，巴伦支死在了某次探路的途中。剩下的船员经过了 7 个星期左右的航行，终于到达了一个半岛，他们幸运地遇到了荷兰的商船，然后被救起，辗转回到了祖国荷兰。
即使是这样的艰苦环境，他们也没有去动包含了食物、药品和取暖用品的货物，而是几乎完好的带回了荷兰。船员们在生命和信托责任之间，选择了恪守信托责任。这件事帮助荷兰在航海时代，树立起了商业信誉。
人们为了纪念巴伦支和他的同伴对探索北极航线做出的贡献，把北冰洋的一片海域用巴伦支的名字命名，这就是“巴伦支海”称呼的来源。