Els seus primers viatges van tenir lloc al Mediterrani. El 1819 va participar en l'expedició científica del capità Gauthier-Duparc, amb la Chevrette, a la mar Negra i la mar Egea. A l'illa grega de Melos, una de les Cíclades, s'acabava de descobrir l'estàtua anomenada Venus de Milo. D'Urville es va adonar del seu valor i va aconseguir que l'ambaixador francès la comprés. Avui és al Museu del Louvre de París. D'Urville es va emportar el mèrit del seu descobriment i va ser condecorat com a cavaller de la Legió d'Honor.
La Coquille
Nomenat tinent de navili, va participar en l'expedició de circumnavegació de Louis Isidore Duperrey amb la Coquille, entre el 1822 i 1825. D'Urville va aconseguir una bona col·lecció d'animals i plantes i va publicar diverses memòries científiques.
Primer viatge de l'Astrolabe
Ascendit a capità de fragata se li confia el comandament d'una nova expedició per explorar el Pacífic occidental. A punt de partir arriben les notícies de què s'han trobat les restes del desaparegut Jean-François de La Pérouse. En honor seu canvia el nom de la Coquille per Astrolabe. L'abril del 1826 parteix de Toló, equipat amb l'ajuda de Francesc Aragó.
Va aconseguir una important col·lecció de botànica i d'objectes antropològics per als museus d'història natural i el museu marítim. A Nova Zelanda havia observat per primer cop el kiwi en el seu àmbit natural. Va publicar en 13 volums el Voyage de la corvette l'‘Astrolabe’, i va proposar a la Societat de Geografia la denominació de la Melanèsia, completant la subdivisió d'Oceania en la Polinèsia, Micronèsia i Malàisia.
Ruta del viatge
Astrolabe
Desplaçament
380 tones
Tripulació
13 oficials i 66 homes
Comandant
Jules Dumont d'Urville (capità de fragata)
Segon
Charles Hector Jacquinot (tinent de navili)
Naturalistes
Jean René Constant Quoy Joseph Paul Gaimard Pierre Adolphe Lesson
Ascendit a capità de navili va caure en desgràcia i no va tornar a navegar durant sis anys. En aquesta època va publicar, a més del relat del viatge, el Voyage pittoresque autour du monde (1834-1835) amb un resum de tots els viatges d'exploració des de Magalhães.
El 1837, afectat de gota i quan ja estava pensant a passar a la reserva, li van encarregar el comandament de l'Astrolabe i la Zelée amb l'objectiu d'explorar l'Antàrtida.
A la seva tornada va ser ascendit a contraalmirall. Estava dedicat a publicar el seu Voyage au pôle Sud et dans l'Océanie quan va morir, junt amb la seva dona i el fill, en el que es considera la primera catàstrofe ferroviària francesa, el 8 de maig de 1842 a Meudon.