1897' de De Gerlache'nin Antarktika seferine 2. kaptan olarak katıldı. Bir yıla yakın kutup dairesinin güneyinde kaldı. Dönüşünde, Nansen'in teşvikiyle 22 metrelik bir kotra satın aldı (Gjoa). 1903' de Oslo'dan kalkarak, Lancaster boğazını aştı ve iki kış 4.Wilhelm'in toprağında kaldı.
Amundsen orada özellikle "manyetik kutbu" inceledi, devamlı "yer değişimi"ni ispatladı. 1905' de Gjoa Herschel adası yakınında demirledi, üçüncü kışı geçirdi ve bu arada kıta üzerinde 800 km'lik bir uçuş yaptı.
30 Ağustos'da gemi Nome'ye (Alaska) vardı. Kuzeybatı geçidi keşfedildi. 1910' da "Fram" gemisiyle Antarktika'yı buldu.
1911 başında, gemi büyük bir buz dolaşıklığı içine yanaştı ve Güney kutbuna doğru uçuşunu hazırladı. 19 Ekim'de yola çıktı. İşi çabuk bitirme niyetindeydi. Çünkü İngiliz Robert Falcon Scott da aynı tasarıyı gerçekleştirmeye çalışıyordu.
14 Aralık'da yanına 4 kişi alarak hedefine ulaştı. Scott'tan 1 ay önce Güney kutbuna Norveç bayrağını dikti (aralık 1911). Arktika'da üç kış geçirdikten sonra, "Mand" gemisiyle kuzey kutbuna varma projesini, kuzeybatı geçidine saparak başaramadı. 11 Mayıs 1926' da "Norge" balonuyla kutbu aştı.
1928' de Fransız havacı Guibaud'un yönettiği Latham ile İtalyan Nobile'nin tertiplediği kutup seferinin yardımına giderken kayboldu.
