Для воплощения программы исследований была образована Комплексная антарктическая экспедиция Академии наук СССР (КАЭ), за организацию которой взялись Отдел морских экспедиционных работ АН СССР, возглавляемый И.Д. Папаниным, и Главное управление Севморпути. 13 июля 1955 года проект 1-й КАЭ был утвержден Советом министров СССР. Начальником экспедиции назначили доктора географических наук Героя Советского Союза М. Сомова. Было выработано несколько обширных направлений работы: изучение атмосферных процессов в Антарктиде и влияние их на общую циркуляцию воздушных масс Земли, выявление основных закономерностей перемещения антарктических вод, составление физико-географического описания всего региона и ледников, геологическая характеристика района. Одной из важнейших задач было создание научной станции на побережье материка и организация базы в глубине южнополярной области. К научным работам прибавились и экономические задачи поиска новых районов китобойного промысла. 30 ноября 1955 года флагманское судно 1-й КАЭ, дизель-электроход «Обь», покинуло Калининград. Позднее вслед за ним отправились дизель-электроход «Лена» и рефрижератор № 7. Суда двигались к наименее исследованному району Восточной Антарктиды, где надлежало построить научный поселок и оставить на зимовку около 100 человек.
5 января 1956 года «Обь» вошла в море Дейвиса и остановилась у кромки припайного льда еще не имевшего названия берега Антарктиды. «Первооткрыватели» назвали его Берегом Правды. Для разведки с судна была выслана небольшая лыжная партия во главе с метеорологом и альпинистом А. Гусевым. «Подъем на барьер оказался очень простым, и мы считали уже, что находимся на материке, — пишет он в книге «В снегах Антарктиды». — Но когда прошли несколько дальше, то обнаружили огромную трещину, преградившую дальнейшее продвижение. Вскоре стало ясно, что это не трещина — она была слишком широка. Мы выяснили, что находимся не на материке, а на огромном айсберге, вероятно, недавно отделившемся от основного оледенения, но еще сидящем на грунте и не начавшем плавание…» Район для возведения поселка явно не подходил. В дело бросили авиацию, и после нескольких полетов западнее стоянки «Оби», примерно на широте Южного полярного круга, был обнаружен небольшой удобный полуостров с четырьмя скалистыми холмами. Самый крупный, он имел ширину около 400 м, назвали сопкой Комсомольской.
Первый российский антарктический поселок — двадцать одно здание и аэродром — был возведен за два месяца. И 13 февраля 1956 года над обсерваторией Мирный был поднят государственный флаг Советского Союза. Еще до открытия обсерватории с помощью авиации началось изучение окрестных районов. В полетах и во время посадок проводились геологические, гляциологические, магнитные и метеорологические наблюдения, выполнялась аэрофотосъемка. 25 февраля самолет с Мирного побывал в районе Южного геомагнитного полюса, где планировалось создать станцию «Восток». В начале марта состоялся разведывательный полет в зону, где намечалось построить станцию «Советская». В начале апреля из Мирного в глубь континента вышел первый санно-тракторный поезд. Наступала полярная зима, быстро сокращался период светлого времени. Низкие температуры и постоянные сильные ветры затрудняли движение и научные наблюдения. Пройдя за месяц больше 370 км, участники похода основали внутриконтинентальную станцию «Пионерская». В октябре к востоку от Мирного на побережье была создана база «Оазис». В декабре 1956-го и январе 1957 года к Мирному подошли суда новой экспедиции. Ее участники продолжили научные наблюдения на станциях и основали еще две внутриматериковые станции «Восток» и «Комсомольская». В конце 1957 года на континент прибыла третья экспедиция, которая основала базы «Советская» и «Полюс недоступности». База «Восток» была перенесена в район Южного геомагнитного полюса, на расстояние более 1 400 км от побережья.
В 1958 году внутри континента работало уже 5 советских станций, благодаря научно-исследовательской деятельности которых было получено общее представление о метеорологическом режиме и геофизических явлениях в глубине Антарктиды.