Han var angelägen om att Japan skulle utforska Antarktis och stöddes av den tidigare premiärministern Okuma Shigenobu. Den 1 december 1910 lämnade den 30 meter långa skonaren "Kainan Maru" Tokyo med kurs mot Antarktis med 27 man och 28 slädhundar ombord. De kom fram till Wellington i Nya Zeeland den 7 februari 1911 och fortsatte söderut fyra dagar senare. På grund av dåligt väder med stormvindar och kraftigt snöfall tvingades Shirase att avbryta resan och vända mot norr till Sydney i Australien dit han anlände 1 maj samma år. Expeditionen saknade medel och kaptenen och en del av besättningen reste hem till Japan för att skaffa pengar. Professor och geolog Edgeworth David från Universitetet i Sydney, som hade deltagit i Nimrodexpeditionen år 1907–1909 tillsammans med Ernest Shackleton, hjälpte den japanska expeditionen i Australien.