החל מהמאה ה-10, אך ביתר שאת מאז תקופת מסעי הצלב, החלו לחזור למערב אירופה חלק מכתבי העת העתיקה, בניהם כתבים פילוסופיים, מתמטיים ואסטרונומיים, אשר החיו מחדש את הידע המערבי בנושאים אלה. לעתים, מכנים זאת כ"רנסאנס המאה ה-12".
מגלה הארצות בעידן התגליות הוכיחו, מסוף המאה ה-15 ואילך, שיבשת אפריקה מוקפת כמעט כולה במים ושקיימת גישה לאוקיינוס ההודי ממערב וממזרח. תגליות אלה הקטינו את השטח בו הייתה היבשת יכולה להמצא. על אף זאת, המשיכו קרטוגרפים רבים לתמוך בתאוריית אריסטו. מדענים כגון הגאוגרף הפלמי גרארדוס מרקטור ב-1569 והקרטוגרף הסקוטי אלכסנדר דלרימפל ב-1767 עדיין טענו שהיבשת קיימת, כאשר אחת הסיבות שנטענו הייתה שעל מנת שיהיה משקל נגד לשטח היבשה שבהמיספירה הצפונית חייב להיות שטח אדמה בעל מסה גדולה בדרום, לאיזון. ככל שנתגלו שטחים נוספים בדרום, נמשך הניסיון לשייכם ליבשת ההיפותטית.
ב-1515 בנה יוהנס שונר גלובוס אשר התבסס על מפת העולם והגלובוס של מרטין ולדזמילר ושותפיו מ-1507. בגלובוס שלו, השמיט שונר בצורה בולטת את תיאורו של ולדזמילר על יבשת אנטראקטית שכונתה על ידו "בְּרָזִילִי רג'יו" (Brasilie Regio). היבשת של שונר התבססה, אם כי באופן קלוש, על דיווח מתוך מסע אמיתי: הסוחרים הפורטוגזיים נונו מנואל (Nuno Manuel) וכרישטוביו דה הארו (Cristóvão de Haro) הגיעו לאזור נהר הריו דה לה פלטה, אשר מיקומו פורסם ב-Newe Zeytung auss Presillg Landt ("ידיעות חדשות מהאדמה של ברזיל"). ידיעות אלה תיארו את מסע הפורטוגזים בעוברם דרך מצר ים בין הנקודה הדרומית ביותר של דרום אמריקה, או ברזיל, לשטח יבשה נוסף דרומית מערבית אשר כונה "ברזיל התחתונה" (Vndtere Presill)[10].
"מצר" זה היה למעשה נהר ריו דה לה פלטה, וההתייחסות של הפרסום ל"ברזיל התחתונה" התכוון לחלק מברזיל בקווי הרוחב הנמוכים יותר, אך שונר טעה בפירושו ותיאר חלק זה כעברו השני של המצר. על בסיס רעוע של פרשנותו ליבשת הדרומית, נתן לה שונר צורה טבעתית אך לא פרט את הסיבות לכך. במאמר אשר נלווה לגלובוס הסביר שונר:
”הפורטוגזים הפליגו סביב האזור, הברזילי רג'יו, וגילו מעבר דומה מאוד לאירופה שלנו (שם אנו מתגוררים) וממוקם בין מזרח ומערב. מצד אחד נמצא הצד האחר בטווח ראייה והכף של האזור נמצא במרחק של 60 מייל משם, בדומה להפלגה דרך מצר גיברלטר עם סביליה ומרוקו משני הצדדים, כפי שהגלובוס שלנו מראה לכיוון הקוטב האנטארקטי. בהמשך, מרחק לא רב מפריד בין אזור ברזיל למלאקה, שם הוכרז תומאס הקדוש כמרטיר.“
על בסיס שביב מידע זה, וביחד עם תפיסת האנטיפודים מתקופת רומא העתיקה, בנה שונר את מה שייצג לדעתו את היבשת הדרומית. ככל הנראה שימש המצר שלו כהשראה למשלחת בפיקודו של פרדיננד מגלן להגיע אל מלאקה מכיוון מערב.
שונר קיבל את גילוייה של ארץ האש על ידי מגלן ב-1520 כאישור נוסף לקיומה של היבשת ועל הגלובוסים שיצר ב-1523 וב-1533 תיאר אותה כ"טרה אוסטרליס, התגלתה לאחרונה אך לא ידועה במלואה" (ERRA AVSTRALIS RECENTER INVENTA SED NONDUM PLENE COGNITA). קרטוגרפים נוספים, כגון הצרפתי אורנס פינה ב-1531 והפלמים גרארדוס מרקטור ב-1538 ואברהם אורטליוס ב-1570, המשיכו בדרכו וציינו את היבשת על גבי מפות העולם שלהם. תפיסתו של שונר השפיעה על תלמידי בית הספר להכנת מפות בדייפ שבא לידי ביטוי בתיאור לה גראנדה איסלה דה ג'אווה (La grande isle de Java; "האי הגדול של ג'אווה") במפותיהם.
טרה אוסטרליס הופיעה במפות דייפ באמצע המאה ה-16 כאשר קו החוף שלה נמצא סמוך להודו המזרחית; לעתים קרובות תוארה היבשת עם פרטים פיקטיביים רבים. גרארדוס מרקטור האמין בקיומה של היבשת הדרומית על סמך הגיון קוסמוגרפי. הגאוגרף והקרטוגרף הפלמי קורנליוס ויטפליט (Cornelius Wytfliet) התייחס לטרה אוסטרליס בספרו מ-1597 Descriptionis Ptolemaicae Augmentum:
”טרה אוסטרליס היא הדרומית מבין כל היבשות, ישירות מתחת לחוג האנטארקטי; נמשכת מעבר לחוג הגדי הטרופי במערב ומסתיימת כמעט בקו המשווה עצמו, ורק מצר צר מפריד בינה ובין גינאה החדשה במזרח, ידועה עד כה רק על פי מספר חופים, הואיל ולאחר מסע אחד נוסף נזנח נתיב זה, אלא אם כן נאלצים ימאים, מחמת רוחות וסחף, להגיע אליהם לעתים רחוקות. טרה אוסטרליס מתחילה שתיים או שלוש מעלות דרומית לקו המשווה ואומרים שאם תתגלה אי פעם, תיחשב ליבשת החמישית בעולם. סמוך לגינאה ומימינה שוכנים איי שלמה הנרחבים והמרובים שהתפרסמו לאחרונה בעקבות מסעו של אלבארו דה מנדיינה.“
— עמוד 69. Major, Richard Henry. Early Voyages to Terra Australis, Now Called Australia. Hakluyt Society, 1859.
בשנת 1576 טען הנווט ומגלה הארצות הספרדי חואן פרננדס כי גילה את היבשת הדרומית. על גבי המפה "Polus Antarcticus" שפרסם ההולנדי הנריקוס הונדיוס בשנת 1641 מופיעה טרה אוסטרליס ולידה שרשרת איים בצירוף כיתוב, לפיו גילה הרננדו גאלגו, אשר נשלח בשנת 1576 על ידי מלך ספרד, איים רבים במרחב שבין גינאה החדשה למצרי מגלן.
הנווט הפורטוגזי פדרו פרננדס דה קיירוס, אשר הפליג מפרו בראש משלחת לחקר האוקיינוס השקט וחיפוש היבשת הדרומית עבור ספרד בשנים 1605–1606, גילה ב-1606 קבוצת איים דרומית לגינאה החדשה (ונואטו של ימינו) ואת הגדול שבהם כינה לה אוסטריאליה דה איספיריטו סנטו (La Austrialia del Espiritu Santo; "האדמה הדרומית של רוח הקודש"), והתייחס במתן השם אוסטריאליה לבית אוסטריה ממנו יצא בית המלוכה הספרדי. בשובו תיאר דה קיירוס את האי בפני מלך ספרד כטרה אוסטרליס אינקוגניטה, וכתב כחמישים תזכירים המדווחים על מסעותיו, מתוכם הודפסו ארבעה-עשר על מנת להציגם בפני מועצת האינדיאס. התזכיר השמיני דלף והתפרסם באיטליה, הולנד, צרפת, גרמניה ואנגליה ועורר עניין רב מצד מלומדים ומגלי ארצות באשר לקיומה של היבשת הדרומית. בתזכירו העשירי מ-1610 כתב דה קיירוס כי גינאה החדשה נמצאת בקצה העליון של היבשת הדרומית וכי תושבי שתיהן דומים במראם ובמנהגיהם.
הנווט הגליסיאני או הפורטוגזי לואיס ואס דה טורס, ששימש כסגנו של פדרו פרננדס דה קיירוס, הפליג בחזרה בנתיב נפרד לאורך צידו המזרחי של איספיריטו סנטו והוכיח שמדובר באי ולא בחלק מיבשת גדולה. בנוסף, הפליג דרך מעבר דרומית לגינאה החדשה, שנודע מאוחר יותר כמצר טורס, והוכיח בכך שגינאה החדשה אינה מחוברת לאוסטרליה, מידע אשר אבד עד למציאתו בידי אלכסנדר דלרימפל (ראו להלן). ב-1622 עדיין לא היה ידוע בוודאות על קיומו של מצר טורס ועל כך העיר הקרטוגרף ההולנדי הסל חֶריץ (Hessel Gerritsz), אשר הוציא לאור את תזכירו השמיני של קיירוס, על גבי מפת האוקיינוס השקט שפרסם ב-1622 (ושכללה לראשונה את קו החוף הצפוני של היבשת שתקרא מאוחר יותר אוסטרליה), בה מופיע המצר ללא שם:
”אלו שהפליגו עם ספינתו של פדרו פרננדס דה קיירוס בסביבות גינאה החדשה וכ-10 מעלות לכיוון מערב דרך איים ושרטונות רבים ומעל 23 ו-24 פאתום במשך 40 יום, העריכו כי גינאה החדשה אינה משתרעת יותר מ-10 מעלות דרומה; אם נכונה הטענה אז האדמה מ-9 ועד 14 מעלות תהיה אדמה נפרדת.“
— MUTCH, T.D. The First Discovery of Australia With an account of the Voyage of the "Duyfken" and the Career of Captain Willem Jans
עמודים 24–28 .Journal of the Royal Australian Historical Society, Vol. XXVIII., Part V. 1942
כפי שניתן לצפות מרעיון המבוסס על ניחושים מרובים ומידע מבוסס מינימלי, היו המפות שהכינו הקרטוגרפים של המאות ה-16 וה-17 שונות מאוד זו מזו בהתייחס ליבשת הדרומית; כללית, התכווצה היבשת כאשר מיקומים פוטנציאליים עברו פרשנות מחודשת. בשיאה, כללה היבשת את ארץ האש (המופרדת מדרום אמריקה על ידי מצר מגלן), את גינאה החדשה ואת השטח שיכונה מאוחר יותר אוסטרליה. באטלס שפרסם אברהם אורטליוס ב-1570 השתרעה טרה אוסטרליס צפונית לחוג הגדי באוקיינוס השקט.
כאשר הופיעה על מפות, הקיפה היבשת את האזורים שלא נחקרו סביב הקוטב הדרומי, לכל הפחות, אך בדרך כלל הייתה גדולה בהרבה מאנטארקטיקה האמיתית והשתרעה צפונה, בעיקר באזור האוקיינוס השקט. ניו זילנד, אשר התגלתה ב-1642 על ידי אבל טסמן נחשבה לעתים כחלק מטרה אוסטרליס.
אלכסנדר דלרימפל, אשר בחן את יומני המסע הימיים של אנשי חברת הודו המזרחית הבריטית, מצא במהלך תרגום מסמכים ספרדיים שנתפסו במנילה ב-1752 את תיאור מסעו של טורס. תגלית זו הובילה את דלרימפל לפרסם את "האוסף ההיסטורי של מספר מסעות ותגליות בדרום האוקיינוס השקט בשנים 1770-1771" (Historical Collection of the Several Voyages and Discoveries in the South Pacific Ocean in 1770–1771), אשר כלל תמונה מטעה של טרה אוסטרליס:
”מספר תושביה של היבשת הדרומית מגיע ככל הנראה ל-50 מיליון, בהתחשב ברוחבה מהחוף המזרחי, אשר נתגלה על ידי חואן פרננדס ועד חופה המערבי אשר גילה אבל טסמן, שמגיע למאה מעלות בקו האורך, המסתכם בארבעים מעלות בקו הרוחב ב-4596 מיילים גיאוגרפיים. רוחב זה עולה על כל שטחה המתורבת של אסיה, מטורקיה ועד הקצה המזרחי של סין. אין בשלב זה נוכחות מסחר מאירופה לשם, אם כי די בשאריות משולחן זה כדי לקיים את כוחה, שליטתה וריבונותה של בריטניה באמצעות הפעלת כל יצרניה וספינותיה. כל מי שהחשיב את האימפריה הפרואנית, שם שגשגו תעשיות ועבודות אמנות תחת אחת ממערכות הממשל הנבונות ביותר, שנוסדה על ידי אדם זר, רשאי לטפח ציפיות חיוביות מאד מן היבשת הדרומית, ממנה הגיע ככל הנראה מאנקו קאפאק, מלך האינקה הראשון, ולהשתכנע, כי הארץ ממנה הביא מנקו קאפאק את הנוחות של חיים מתורבתים לא תוכל שלא להשפיע את השפע שלה על בני המזל, אשר יעניקו כתב במקום קיפו וכלים עשויי ברזל במקום תחליפים מגושמים יותר.“
— עמודים xxviii-xxix. Dalrymple, Alexander. An Historical Collection of the Several Voyages and Discoveries in the South Pacific Ocean. 1770
טענתו של דלרימפל לקיומה של יבשת דרומית בלתי ידועה עוררה התעניינות נרחבת והביאה ב-1769 את ממשלת בריטניה להורות לג'יימס קוק להפליג באה"מ אנדוור ולחפש אחר טרה אוסטרליס מזרחית ומערבית לטהיטי, אשר נתגלתה ב-1767 על ידי סמיואל ואליס וכונתה על ידו "אי המלך ג'ורג'". תוצאות המסע הראשון של ג'יימס קוק בהקשר ליבשת הדרומית סוכמו על ידי קוק עצמו; ב-31 במרץ 1771 רשם קוק ביומנו:
”אך נחזור למסע שלנו, אשר חייב לדחות את מרבית, אם לא את כל, הטענות והראיות שקידמו כותבים שונים במטרה להוכיח את דבר קיומה של יבשת דרומית; אני מתכוון צפונית ל-40 מעלות דרום, כך שלגבי מה שיכול להתקיים דרומית לקו רוחב זה אינני יודע.“
— Captain Cook's Journal During His First Voyage Round the World Made in H.M. BARK "Endeavour" 1768-71. Project Gutenberg
המסע השני של קוק על גבי אה"מ רזולושן חקר את האוקיינוס הדרומי בין השנים 1772–1775 ובו נעשה שימוש חלוצי בכרונומטר כאמצעי למדידת קווי אורך לקביעת מיקום מדויק יותר במהלך הפלגה. קוק היה הראשון שחצה את החוג האנטארקטי והוכיח שיבשת דרומית אינה קיימת במיקומים שתוארו לפניו; הוא חזה, שיבשה תוכל להתקיים רק בסביבות הקוטב הדרומי.