Новую эпоху в изучении и освоении А. открыла Октябрьская революция. Впервые советские арктические исследования начали вестись планомерно с использованием ледоколов, авиации, радио и других технических средств. В 20-х гг. большие исследования в А. были проведены Плавучим морским научным институтом (Плавморнин), Северной научно-промысловой экспедицией, Полярной и Якутской комиссиями АН СССР. С 1930 по 1935 многочисленные советские экспедиции на «Седове» под руководством О. Ю. Шмидта (1930), «Таймыре» — А. М. Лаврова (1932), «Русанове» — Р. Л. Самойловича (1932), «Садко» — Г. А. Ушакова (1935) провели большие и весьма ценные исследовательские работы на водных пространствах, расположенных между Гренландией, Землёй Франца-Иосифа, северной оконечностью Новой Земли и Сев. Земли. Было открыто много островов, мысов, заливов и проливов. В 1930—32 Г. А. Ушаков и Н. Н Урванцев впервые исследовали и нанесли на карту архипелаг Северная Земля. Экспедиция на «Сибирякове» (под руководством О. Ю. Шмидта) в 1932 прошла Северный морской путь за одну навигацию. Этим было положено начало широкому освоению Северного морского пути. В 1933 было проведено первое опытное плавание по Северному морскому пути неледокольного парохода «Челюскин». В 1937 в районе полюса была организована первая дрейфующая станция «Северный полюс» («СП-1») под руководством И. Д. Папанина. В этом же году В. П. Чкалов, Г, Ф. Байдуков и А В. Беляков совершили первый трансарктический перелёт по маршруту Москва — Северный полюс — США. Вынужденный дрейф «Седова» (октябрь 1937 — январь 1940) (под командованием К. С. Бадигина) позволил провести цикл наблюдений совершенно неисследованной ранее части Арктического бассейна. В 1937 транспортному судну «Моссовет» впервые удалось пройти трассу Северного морского пути за одну навигацию в обоих направлениях. В 1941 была организована советская воздушная экспедиция в район полюса относительной недоступности (лётчик И. И. Черевичный и штурман В. И. Аккуратов). С 1948 начали применять новый метод изучения Центральной А.: небольшими группами учёных с помощью самолёта, садящегося на непродолжительное время на лёд в заранее намеченных пунктах. Этими группами был открыт подводный хребет Ломоносова. В 1950 во льдах Центральной А. была создана 2-я дрейфующая станция («СП-2») во главе с М. М. Сомовым. С 1954 в Центральной А. беспрерывно несут круглогодичную вахту одновременно две советские дрейфующие станции «СП». В Советской А. организована также большая сеть дрейфующих автоматических радиометеорологических станций (ДАРМС), обслуживающих навигацию. Экспедиции Арктического и Антарктического научно-исследовательского института и Гидрографическое управление Главсевморпути ежегодно в летний период проводят физико-географические и океанографические исследования в морях и на побережье А.
После 2-й мировой войны активизировали изучение А. США и Канада. С 1946 ими ведутся океанографические исследования восточной части Чукотского моря и моря Бофорта. Совершен ряд плаваний в арктических водах, омывающих берега Канады, Гренландии, островов Ян-Майен, Элсмир. В 1944 канадец Г. Ларсен на шхуне «Сент-Рок» впервые прошёл Северо-западным проходом в одну навигацию. С 1951 США организовали ряд высокоширотных воздушных экспедиций и дрейфующих станций в Арктическом бассейне.