В 1928 году Уилкинс руководил антарктической экспедицией Уилкинса-Хэрста, прославив себя исследованием этого неизученного района Земли. Вскоре после этого его внимание привлекла возможность исследования Арктики на подводных лодках. Стефансон убедил Уилкинса в том, что обширный океан, который покрывает полярную область Земли, лучше всего можно изучить с подводной лодки, плавающей подо льдами. В 1930 году Уилкинс стал добиваться получения подводной лодки для исследования Арктики.
С самого начала на его пути встали всевозможные трудности. Подводные лодки и их оборудование стоят очень дорого; к тому же эти дорогие игрушки находятся в руках правительства, а не частных лиц. Однако не в характере Уилкинса было сдаваться. Его настойчивость была наконец вознаграждена, и он добился в управлении кораблестроения США разрешения на передачу ему старой подводной лодки, бывшей «О-12». Однако это приобретение нельзя назвать большой находкой: корабль устарел и был сильно изношен тринадцатилетней службой в составе военного флота.
Кроме того, Уилкинс не был ни специалистом-подводником, ни конструктором; он сознавал, что нуждается в помощи сведущих лиц, и поэтому отправился к широко известным в этой области специалистам Лейку и Дейненхауэру, совладельцам фирмы. Саймон Лейк был одним из первых изобретателей подводной лодки, а Слоун Дейненхауэр, прежде чем основать с Лейком фирму, окончил военно-морское училище в Аннаполисе и стал опытным офицером-подводником.
Лейк и Дейненхауэр согласились взять старую «О-12» и переоборудовать ее в подводную лодку для полярного плавания. Лейк взялся составить проект необходимой модернизации лодки, а Дейненхауэр согласился управлять кораблем, когда он будет готов к плаванию. Мечтой Уилкинса было создать корабль, на котором можно будет тщательно исследовать Северный Ледовитый океан. На корабле должны быть помещения для научной лаборатории и ученых, а также удобства, которые обеспечат нормальную жизнь экипажа в Арктике на любой срок. Уилкинс хотел, чтобы его «Фрам» двадцатого века был приспособлен для плавания под водой, а не для дрейфа во льдах.
Но Лейк и Дейненхауэр приступили к созданию фантастического сооружения с большим количеством различных приборов и устройств, о которых Саймон Лейк мечтал в продолжении всей своей карьеры. (Еще в 1898 году он написал статью и опубликовал ее в нью-йоркской газете под заголовком «К Северному полюсу на подводной лодке с динамитом для пробивания отверстий во льду».)
И действительно, подводная лодка была оборудована бушпритом с гидравлическим амортизатором, специальным перископом с острым как нож колпаком, гидравлически амортизируемой направляющей в верхней части лодки, чтобы она могла двигаться подобно троллейбусу, и даже тремя буравами для проделывания отверстий во льду, чтобы обеспечить доступ воздуха на тот случай, если лодка будет вынуждена долго находиться под толстым паковым льдом.
Уилкинс возражал против большей части этих безделушек, но по условиям договора Лейк и Дейненхауэр имели право сами решать, какое оборудование необходимо для безопасного плавания подводной лодки. Они ведь считались специалистами в этом вопросе.
Уилкинс тем временем решал самую трудную задачу: доставал деньги для экспедиции. С самого начала его богатый друг Линкольн Элсуорт согласился оказать некоторую помощь, но этого было явно недостаточно. Уилкинс начал переговоры о помощи с Уильямом Рандольфом Хэрстом (судьба однажды свела их в Антарктике), и Хэрст согласился оказать помощь экспедиции. Согласилась помочь также «Техас ойл компани». Кроме того, Уилкинс отправился в турне с чтением лекций и даже подобрал материал для книги, которую написал вместе с другими членами экспедиции и издал под названием «Под Северным полюсом». И, наконец, Уилкинс вложил в экспедицию значительную сумму из своих собственных средств.
В марте 1931 года работы на подводной лодке были закончены, и корабль получил новое название — «Наутилус». На торжестве по этому поводу присутствовал Жан Жюль Верн, внук человека, который выдумал первый «Наутилус».
В июне подводная лодка вышла из Провинстауна. Выход был назначен на одиннадцать часов вечера в четверг, так как суеверная команда считала пятницу несчастливым днем. Но эта предосторожность не помогла. Много напрасных усилий было затрачено на то, чтобы установить на корабле ненужные, бесполезные устройства, и мало внимания было уделено тому, что действительно необходимо для обеспечения безопасности лодки в Арктике. Через десять дней из-за серьезной неисправности механизмов лодка не смогла продолжать путь и вынуждена была болтаться в океане, пока проходивший мимо американский линейный корабль «Вайоминг» не согласился доставить ее на буксире в Ирландию. Оттуда лодка была отбуксирована на адмиралтейскую верфь в Девонпорт в Англии, где простояла на ремонте целый месяц.