Van Diemen er best kjent for sine forsøk på å utforske «det store sørkontinentet». I 1642 sendte han Abel Janszoon Tasman på oppdagelsesreise sørover. Tasman oppdaget Van Diemens land (Tasmania) som han døpte etter van Diemen. Han har også fått Van Diemen-gulfen i Nord-Australia oppkalt etter seg. Hans kone Maria har også fått Cape Maria van Diemen på New Zealand og Maria-øya utenfor Tasmania oppkalt etter seg.