К началу экспедиции 36-летний Русанов был уже опытным полярником. Геолог по образованию, он исследовал Новую Землю, участвовал в французских арктических экспедициях. Главной задачей, поставленной перед ним правительством, была разведка угольных месторождений на Шпицбергене. В то время Россия закупала уголь для Северного флота в Норвегии, и наличие собственных шахт на архипелаге решало бы стратегическую задачу.
Для похода выбрали небольшое, но надёжное парусно-моторное судно «Геркулес», приспособленное для плавания во льдах. Двухмачтовая шхуна имела двигатель мощностью 24 лошадиные силы и обладала прекрасными мореходными качествами. Командовал кораблём 23-летний капитан Александр Степанович Кучин. Этот потомственный помор, выпускник Архангельского мореходного училища, уже успел прославиться: он был единственным иностранцем, которого Руаль Амундсен взял в свою антарктическую экспедицию 1910–1912 годов. Кучин вёл дневниковые записи и составил русско-норвежский словарь морских терминов. Судьба свела его с Русановым, и он без колебаний принял предложение стать капитаном.
Всего на борту «Геркулеса» находилось 14 человек. Среди них была и невеста Русанова — Жюльетта Жан-Сессин, геолог и врач по образованию. Запасов продовольствия на судне было с избытком — их хватило бы на полтора года автономного плавания.
Прибыв на Шпицберген, экспедиция успешно выполнила официальную часть задания. Русанов провёл обследование острова, нашёл несколько угольных месторождений и установил 28 заявочных знаков, закреплявших за Россией право на разработку недр. После этого Русанов, вопреки первоначальному плану, не стал возвращаться. Вместо этого он отправил телеграмму, где сообщил, что идёт к северо-западной оконечности Новой Земли, а затем — на восток. Судно покинуло Шпицберген в конце августа.
Последняя весточка от экспедиции пришла из Маточкина Шара — пролива между островами Новой Земли. 24 августа 1912 года Русанов оставил там записку, в которой написал, что направляется дальше на восток. Больше «Геркулес» никто и никогда не видел.
Судьба экспедиции долгие годы оставалась неизвестной. Только в 1934 году советские гидрографы обнаружили на одном из островов шхер Минина (у побережья полуострова Таймыр) столб с вырезанной надписью «Геркулес, 1913». Рядом были найдены остатки лагеря, обрывки одежды, компас, ножи и другие вещи, принадлежавшие членам экспедиции. Позднее находили и другие стоянки, что указывало на путь, проделанный русановцами вдоль побережья Таймыра.
Обстоятельства гибели экспедиции так и остались невыясненными. Скорее всего, судно было раздавлено льдами, а выжившие пытались добраться до материка, но не смогли этого сделать. Экспедиция Русанова стала одним из трёх крупных арктических походов 1912 года, завершившихся трагически, наряду с экспедициями Георгия Седова и Георгия Брусилова.
Стоит отметить, что несмотря на гибель, работа Русанова на Шпицбергене заложила правовую основу для присутствия России на архипелаге, а его имя навсегда вписано в историю полярных исследований.