Развитие авиации в начале 20 века создало принципиально новые возможности для достижения и изучения Северного полюса.
Но настоящее завоевание этого района началось 21 мая 1937 года, когда полярная воздушная экспедиция Академии наук СССР достигла Северного полюса и высадила на дрейфующий лед научную станцию «Северный полюс-1». Хотя официальное открытие станции состоялось 6 июня 1937 года.
Перед членами экспедиции стояла задача собрать научные данные по широкому кругу параметров атмосферных явлений, метеорологии, геофизики, гидробиологии.
Станцию возглавил Иван Дмитриевич Папанин, сотрудниками станции был гидролог Петр Петрович Ширшов, геофизик-астроном Евгений Константинович Федоров и радист Эрнст Теодорович Кренкель. Руководил экспедицией Отто Юльевич Шмидт, пилотом флагманского самолета Н-170 был Герой Советского Союза Михаил Васильевич Водопьянов.
Во время экспедиции на Северный полюс учёные совершили ряд значимых открытий. Одним из первых стало обнаружение глубины водного слоя подо льдом, которая составила 4290 метров. Каждый день, в строго установленные часы, проводились различные исследования: отбор проб грунта, измерение глубин и скорости дрейфа, определение координат, а также магнитные, гидрологические и метеорологические наблюдения.
Вскоре стало заметно, что льдина, на которой находился лагерь учёных, начала дрейфовать. Она начала своё путешествие в районе Северного полюса. Через 274 дня льдина раскололась на части, и было решено эвакуировать экспедицию. В марте полярников перевезли в Ленинград.
Итоги уникального дрейфа были доложены Академии наук СССР 6 марта 1938 года, и специалисты высоко оценили их. Члены научного коллектива экспедиции получили ученые степени, а О.Ю. Шмидт и И.Д. Папанин были удостоены звания Героя Советского Союза. Остальные участники экспедиции были награждены орденами Ленина.
С первой экспедиции началось систематическое исследование Арктического бассейна, что позволило сделать Северный морской путь регулярным маршрутом. В честь этого значимого события в России в 2013 году был учреждён новый профессиональный праздник — День полярника.