1778年2月他往東抵達了北美洲的俄勒冈海岸,並朝北探索北冰洋。據知他們經過了白令海與白令海峽,但無法橫越北冰洋,只好南下回到了夏威夷,恰巧在當地人慶祝馬卡希基節日(Makahiki),庫克被以為是神明拉农(Lono)[1],顶礼膜拜,当地妇女给水手提供免费的性服务,不久一位船員去世,土著們了解到庫克並非神明,之前虔诚狂热的信仰遭到沉重的打击,轉成為愤怒。原本原住民允許庫克船長一行人隨地砍伐木材及補給食物等,但這群土著這時也上船隨手取走喜愛的儀器、六浆船等。2月14日,雙方爆發混戰,庫克在夏威夷的凱阿拉凱庫亞灣被乱棍打死,屍體慘遭肢解,共有4名水手和17個夏威夷人在这次混战中丧生。库克船长的遗骸被葬于凯阿拉凯库亚湾的海底。几天後,库克船队的人馬展開瘋狂的复仇行動,島上的原住民幾乎被趕盡殺絕。隔年(1780年)10月4日,他的船「奮勇號」( The "Endeavour")才回到英國。