Auf Cooks Schiffen waren stets Wissenschaftler und Maler mit an Bord. Letztere trugen mit einer beeindruckenden Fülle bildlicher Darstellungen zum publizistischen Erfolg der Reisen bei. Auf der ersten Reise wurde Cook von dem wissenschaftlichen Zeichner Sydney Parkinson und dem Landschaftsmaler Alexander Buchan begleitet. Buchan verstarb schon früh auf der Reise; Parkinson musste daraufhin auch das Zeichnen von Szenen, Landschaften und Porträts – etwa die berühmten Darstellungen tätowierter Maori aus Neuseeland – übernehmen. Auf der Reise über Tahiti, Neuseeland und die Ostküste Australiens fertigte er darüber hinaus eine Fülle von Zeichnungen von Pflanzen und Tieren für die Naturwissenschaftler Daniel Carl Solander, einen Schüler des Systematikers Carl von Linné, und Joseph Banks an; Letzterer war Mitglied der Royal Society in London und hatte die Expedition Cooks mitfinanziert. Parkinson starb auf der Rückreise nach England im Alter von 26 Jahren; bis dahin hatte er 280 naturwissenschaftliche Aquarelle sowie 900 Zeichnungen angefertigt, die Banks in England kolorieren ließ. Viele davon wurden in Kupfer gestochen, aber erst viel später publiziert.
Für die zweite Forschungsreise wurden erneut zwei junge Maler verpflichtet: Georg Forster, der wissenschaftliche Zeichnungen für seinen Vater, den Natur‧gelehrten Reinhold Forster, anfer‧tigte (siehe DAMALS 12-2006), und William Hodges, der Landschaftsdarstellungen und Porträts ausführte. Hodges war stark der klassischen Bildtradition verpflichtet. Mit vielen seiner Werke trug er dazu bei, das Bild eines polynesischen „Gartens Eden“ zu befördern, das der französische Weltumsegler Louis Antoine de Bougainville kurz zuvor aufgebracht hatte: In Erinnerung an Kythera, die Insel der antiken Liebesgöttin Aphrodite, hatte Bougainville Tahiti als nouvelle Cythère bezeichnet und auf diese Weise mit Jean-Jacques Rousseaus Vorstellung vom „Edlen Wilden“ in Verbindung gebracht. Auch viele Arbeiten von Hodges zeigen die Südsee als idyllische und idealisierte Welt, doch suchte der Künstler diesen Eindruck selbst zu korrigieren, indem er eine monumentale Darstellung auslaufender Kriegskanus schuf. Nach der Rückkehr nach England 1775 bereitete der Maler das zeichnerische Werk für den Expeditionsbericht vor. Viele seiner Zeichnungen haben als Kupferstiche eine beachtliche Verbreitung gefunden.
Für seine dritte Reise engagierte Cook den jungen Maler John Webber. Dieser verstand sich jedoch nicht nur als künstlerischer Begleiter, sondern fast als Reisejournalisten für ein zunehmend interessiertes Publikum. Wie andere Begleiter Cooks sammelte er darüber hinaus Ethnographika. Diese „Kunstsachen aus der Südsee“ waren als Kuriositäten in Europa äußerst begehrt. Webber diente seine Sammlung vornehmlich als Anschauungsmaterial für seine Zeichnungen, andere ließen sich davon inspirieren, so etwa der Bühnenmaler Philipp Jakob Loutherbourg der Jüngere, der zusammen mit Webber das Theaterstück „Omai, or, a Trip Round the World“ produzierte, das 1785 in Covent Garden aufgeführt wurde.
