През 1766 г. в Тихия океан е изпратена експедиция начело с капитан Самюъл Уолис, в разпореждане на който са предоставени два кораба: „Делфин“ и „Лястовица“ (Swallow). За командир на „Лястовица“ е назначен капитан Филип Картерет. В секретните инструкции връчени на Уолис му се нарежда да търси Южния континент и да го обяви за британско владение.
На 22 август 1766 двата кораба напускат Плимът и се отправят на юг. На 17 декември корабите достигат до Магелановия проток, но поради насрещните ветрове се задържат в него до 11 април 1767 г. В западния вход на протока, поради непригодността на „Лястовица“ да следва бързоходния „Делфин“, двамата капитани решават да се разделят и всеки да плава отделно.
След това Картерет се отправя към Нова Гвинея, като на 9 септември открива протока Сент Джорджес (Картерет, между островите Нова Британия на запад и Нова Ирландия на изток, с о-вите Дук ъф Йорк в него), проследява целия югозападен бряг на Нова Ирландия и на 12 септември открива протока Байрон (между Нова Ирландия на изток и остров Лавонгай на запад) в архипелага Бисмарк.
След завръщането си от околосветската експедиция продължава да плава на различни кораби до Африка и Америка. През 1792 получава инсулт и се пенсионира с чин адмирал и умира четири години по-късно на 21 юли1796 година в Саутхамптън на 63-годишна възраст.