Настоящая научная работа началась только с приездом капитана Джеймса Кука в 1774 году. Кук отправился из Плимута 13 июня 1772 года на двух кораблях, «Резолюшн» и «Эдвенчур», с намерением обойти вокруг Земли по самой южной широте в надежде найти воображаемый южный континент. Впервые в истории эта экспедиция пересекла Южный полярный круг и проплыла ближе всех к Южному полюсу. Однако недели плавания в этих ледяных водах ослабили команду, началась цинга. Кук страдал от серьезного воспаления желчного пузыря, его спас бульон из свежего мяса, который приготовили, пожертвовав любимой собакой его биолога Форстера.
Именно из-за этих обстоятельств Кук приказал экспедиции плыть на север, рассчитывая достичь какого-нибудь полинезийского острова, где команда сможет восстановить силы. 1 марта 1774 года матросы заметили остров Пасхи, и Кук исследовал его скалистый берег для того, чтобы выбрать место подходящей швартовки. На следующий день к кораблям подплыли на небольшой лодке двое островитян и угостили команду бананами, один из них поднялся на борт и измерил длину судна. Затем Кук с несколькими товарищами спустились на берег, чтобы обменять прихваченные для этих целей блестки, гвозди, стекло и одежду на картошку, бананы, тростниковый сахар и цыплят. Еще чувствуя себя больным, Кук остался на берегу, но отправил небольшой отряд в глубь острова на разведку. В экспедиции Кука был таитянин Махин, который мог немного объясняться с островитянами.
Незадолго до начала его экспедиции Куку рассказывали о посещении острова Пасхи испанцами в 1770 году, но исследователь не планировал сходить здесь на берег. Англичане пробыли на острове четыре дня и затем уплыли. Как записывал сам Кук: «Мы не могли понять, как эти островитяне, не располагая никакой механической силой, могли поднять такие колоссальные фигуры, а затем поместить большие цилиндрические камни им на головы».
Четырьмя годами ранее испанский капитан Филипп Гонсалес-и-Хаэдо (после Роггевена он был первым, кто посетил остров) записал нечто похожее в свой журнал, добавив: «Этот вопрос стоит хорошенько изучить».
Самые ранние археологические раскопки были проведены на острове Пасхи моряками с немецкой канонерки «Гиена», которой командовал капитан Вильгельм Гейзелер, в сентябре 1882 года пробывшей на острове четыре дня. Основной целью экспедиции был сбор этнографического материала для Берлинского императорского музея. Исследователи сделали первое детализированное этнографическое описание острова, а также раскопали пол одного из домов в Оронго и несколько hare moa (каменных «курятников»).
Первая настоящая археологическая работа была проделана американской командой с «Могиканина» в 1886 году (с тех пор до последних десятилетий основное внимание исследователей сосредоточивалось на заметных и впечатляющих руинах: статуях, карьерах, платформах и каменных домах). Американцам (главным образом кассиру Уильяму Томсону и судовому хирургу Джорджу Куку) удалось тогда выполнить огромный объем работ всего за одиннадцать дней, включая: описание 555 статуй; подробный отчет о 113 платформах; отчет о культовой деревне в Оронго; описание многих других деревень, пещер, могил, наскальных изображений, картин; небольшие раскопки в кратере Рано Рараку; сбор информации, касающейся легенд и языка; коллекцию многих предметов, включая две дощечки для письма.
Смелая англичанка миссис Кэтрин Скорсби Рутледж во время Первой мировой войны провела на острове семнадцать насыщенных событиями месяцев. Результатом ее поездки стала замечательная книга. Рутледж осуществила много исследований и раскопок, а также сделала серию потрясающих фотографий, которые составили бесценный архив острова и его памятников того времени. Женщина так самозабвенно собирала всю возможную информацию, что не побоялась отправиться даже в поселок прокаженных, чтобы поговорить с пожилыми островитянами, записать их воспоминания и описать обычаи.
В 1934 – 1935 годах в составе франко-бельгийской экспедиции на остров Пасхи прибыли археолог Генри Лавачери и этнограф Альфред Метро. Они жили здесь пять месяцев. Первый обратил особое внимание на наскальную живопись, тогда как второй выполнил серьезное исследование обычаев местного населения. Пастор Себастьян Энглерт (1888 – 1969) сделал первое полное исследование аху (платформ) и провел бесценную работу по изучению языка и традиций островитян.
