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». Перед членами экспедиции стояла задача собрать научные данные по широкому кругу параметров атмосферных явлений, метеорологии, геофизики, гидробиологии.
Станцию возглавил Иван Дмитриевич Папанин, ее сотрудниками стали 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.
За время пребывания на Северном полюсе исследователи сделали множество открытий, и первым из них была глубина воды подо льдом в 4290 метров. Ежедневно в определенные сроки наблюдений отбирали пробы грунта, измеряли глубины и скорость дрейфа, определяли координаты, вели магнитные измерения, гидрологические и метеорологические наблюдения.
Вскоре обнаружился дрейф льдины, на которой располагался лагерь исследователей. Начались ее странствования в районе Северного полюса, через 274 дня льдина превратилась в обломок, и было принято решение об эвакуации экспедиции. В марте полярники были доставлены в Ленинград.
Научные результаты, полученные в уникальном дрейфе, были представлены Академии наук СССР 6 марта 1938 года и получили высокую оценку специалистов. Научному составу экспедиции были присвоены ученые степени, а О.Ю.Шмидту и И.Д.Папанину присуждены звания Героя Советского Союза, остальные участники дрейфа были награждены орденами Ленина.
С этой первой экспедиции началось планомерное освоение всего Арктического бассейна, что сделало регулярной навигацию по Северному морскому пути.