Wkrótce też został mianowany gubernatorem kolonii francuskiej na wyspie Mauritius.
Wyprawa poszukiwawcza thumb|240px|Fregaty La Recherche i L’espérance We wrześniu roku 1791 francuskie Zgromadzenie Narodowe postanowiło wysłać ekspedycję, której naczelnym zadaniem miało być odnalezienie Jean-François de La Pérouse’a, o którym nie posiadano żadnych wiadomości od czasu, gdy jego statki opuściły Botany Bay w marcu 1788. D’Entrecasteaux został wyznaczony na dowódcę tej ekspedycji. Jego okrętem flagowym była 500-tonowa fregata La Recherche, a zastępcą dowódcy d’Hesmity-d’Auribeau. Drugą fregatą, L’Espérance, dowodził Jean-Michel Huon de Kermadec, a jego zastępcą był Denis de Trobriand, który przeszedł do historii jako dawca nazwy Wyspom Trobriandzkim. W ekspedycji wziął również udział znakomity kartograf i hydrograf, Charles-François Beautemps-Beaupré.
Przed opuszczeniem Brestu, 28 września 1791 roku d’Entrecasteaux został awansowany do stopnia kontradmirała. Zgodnie z planem podróży okręty miały skierować się ku brzegom Nowej Holandii (Australia), a następnie – począwszy od Cape Leeuwin – płynąć dalej na południe, aż do Ziemi van Diemena (Tasmania), sprawdzając po drodze każdą mijaną zatokę.