Перед Куком была поставлена важнейшая задача, имевшая ключевое значение для взятия Квебека, — обставить фарватер участка реки Святого Лаврентия, чтобы британские корабли могли пройти до Квебека. Данная задача включала в себя не только нанесение фарватера на карту, но и обозначение судоходных участков реки буями. С одной стороны, в силу чрезвычайной сложности фарватера объём работы был очень велик, с другой — работать приходилось по ночам, под обстрелом французской артиллерии, отбивая ночные контратаки, восстанавливая буи, которые французы успевали уничтожить. Успешно выполненная работа обогатила Кука картографическим опытом, а также явилась одной из основных причин, по которым Адмиралтейство в конечном итоге остановило свой исторический выбор именно на нём. Квебек был осаждён, затем взят. Кук непосредственно в боевых действиях участия не принимал. После взятия Квебека Кук был переведён мастером на флагманский корабль «Нортумберленд», что можно расценить как профессиональное поощрение. По приказу адмирала Колвилла Кук продолжал картографирование реки Святого Лаврентия до 1762 года. Карты Кука были рекомендованы адмиралом Колвиллом к публикации и были опубликованы в Североамериканской лоции 1765 года. В Англию Кук вернулся в ноябре 1762 года.