哈得孫的首次探航發現了格陵蘭東海岸從北緯67度到73度的上千公裏的海岸線，發現了一些小島，發現了冰島和格陵蘭之間的丹麥海峽；到達了北緯80°23′。這個記錄比巴倫支還北上了約半個緯度，保持了許多年都沒被打破；發現了北冰洋海區的一塊即今天的格陵蘭海有大量巨鯨海獸水產資源。英國、荷蘭的漁獵手們旋即接踵前往。
次年，莫斯科公司又派哈得孫率原船原班人馬去探尋東北航路。4月下旬他駛出了泰晤士河。他先想到達斯匹次卑爾根東海岸，但被浮冰和逆風擋回。6月下旬他到達新地島西南海岸。但他無法從北麵繞過新地島，又無法穿過喀拉海峽駛進喀拉海（皆因浮冰阻攔）。結果他兩手空空於8月下旬回到英國。
倫敦的商人們因哈得孫屢不成功而不再重用他。哈得孫便轉而為新成立的（1602年）荷蘭東印度公司服務。1609年3月下旬，哈得孫率一艘船駛出了須德海艾瑟爾湖。他繞過諾爾辰角後在北緯72度附近駛進巴倫支海。在這裏他們遇到浮冰的阻攔，隻得退向西南，行進中又遭到一場大風暴的襲擊。他臨時決定索性渡過大西洋，采納英國弗吉尼亞殖民地的開拓者史密斯的建議，去北緯40度一帶的北美東海岸尋找西北通道。他平息了荷、英船員間的爭論，說服大家同意了他的新計劃。他們於是斜渡過大西洋來到北緯44度的北美海岸。哈得孫先沿岸南下仔細探察到北緯36度處。然後又北上沿海岸仔細探察。1609年9月2日，他們駛進了維拉察諾首先發現的北緯40.5度的哈得孫河。哈得孫在三周裏溯河而上了240公裏，但仍沒有找到西北通道。哈得孫隻好退出大河返航。
第二年英國東印度公司和莫斯科公司共同發起了對西北通道的新探索。它們重新起用了哈得孫，給他提供了一艘排水量55噸的發現號帆船，派出了23名船員。1610年4月17日，哈得孫駛出了倫敦港。這次他們接受了英國探險家魏茅斯的建議，到北美東海岸北緯62度一帶尋找海峽和通道。發現號先到達冰島，接著到達格陵蘭南端。發現號繼續西行，然後轉南，到達拉布拉多半島昂加瓦灣以東的小半島。7月5日，他們終於在北緯62度處駛進了一條真正的海峽（哈得孫海峽）。7月11日，他們遭到風暴襲擊，偏向南邊，這樣再次發現了昂加瓦灣。此後他們繼續西進，完成了對拉布拉多半島整個北部海岸的發現。
8月2日，哈得孫在北緯63度23分發現一個海角（實際是索爾斯貝裏島）。次日他們繞過“海角”向南進入一片遼闊平靜的海洋，海上沒有浮冰，可以自由航行。這樣哈得孫完成了對哈得孫海峽的發現，初步發現了巨大的哈得孫灣。哈得孫沿海灣東岸、拉布拉多西岸南下，而沒有大膽地西渡，他以為這片海洋一定會把他們引向大南海一太平洋。他們航行了幾個星期，前進了1200多公裏，最後於9月底到了哈得孫灣的最南部詹姆斯灣。發現號在海灣沿岸繼續探察。11月初，在北緯53度的詹姆斯灣南岸附近，船被冰塊包圍了。水手們隻得把船隻拖上岸就地越冬，並獵捕鳥類補貼生活。寒帶艱苦的漫長的越冬生活使許多水手怨恨他們的船長。
第二年夏季，即1611年6月中旬，冰層變成了浮冰，可以開航了。人們把船拖進水裏，開始向西北航行。但一星期後，因各種原因，極度不滿的水手於6月22日掀起了暴亂。為首者是格林和朱葉特。他們把哈得孫父子和忠於他的另外8個人（其中一些是病號）趕到一條小船上，不留給養和武器，自己返航。但那兩個為首分子和其他幾個主要分子很快死於同愛斯基摩人的衝突之中。1611年秋季，發現號回到英國，生還者隻有9人。哈得孫等10人則永遠失蹤了。
亨利·哈得孫連續進行的四次遠航探險，三次探尋西北航路，兩次探尋東北通道，三次進入北極圈，揚帆暢行於大西、北冰兩大洋。他發現了格陵蘭島東岸上千公裏的海岸線；發現了丹麥海峽；完成發現了拉布拉多半島北岸、哈得孫海峽；初步發現了哈得孫灣；完成發現了哈得孫灣東岸（拉布拉多西岸）；深入考察了哈得孫河，發現了許多海島和海灣。他的探險和發現奠定了荷蘭人移民哈得孫河流域的基礎，為英國人提供了對大部分加拿大的宗主權要求的理由。曆史和後人給了哈得孫巨大的榮譽。由維拉察諾首先發現，由哈得孫上溯探察的那條北美大河後來被稱為哈得孫河；由哈得孫完成發現並首先通過的那條中型海峽後來被命名為哈得孫海峽；由哈得孫初步發現並深入探察的那個巨大海灣（麵積達120萬平方公裏）被叫作哈得孫灣。在地理大發現時代的眾多航海家、探險家、發現者、地理學家中，他在這方麵享有的殊榮僅次於維斯普奇·亞美利哥，與哥倫布等同。