29 июля «Седов» подошел к о. Гукера. Полярники, высадившись в бухте Тихой, под ружейный салют подняли советский флаг. Шмидт снял шапку и объявил архипелаг территорией СССР. Вскоре на мысе Седова была построена геофизическая обсерватория. После того как зимовщики обосновались в ней и начали вести наблюдения, ледокол ушел дальше на север. Он миновал Британский канал, о. Рудольфа и достиг отметки в 82° 14' с ш. Впервые корабль сумел выйти из прибрежных морей в открытую зону Ледовитого океана.
После этой экспедиции стало ясно, что изучение Арктики необходимо проводить постоянно. Уже в 1930 г. Шмидт возглавил новую экспедицию, которой предстояло сменить зимовщиков, расширить станцию, построить новую станцию на Северной Земле, проверить возможность плавания ледоколов в Карском море и провести его исследование.
Встретившись с зимовщиками, члены экспедиции с удивлением обнаружили, что те за зиму все как один отрастили бороды, как у Шмидта. Это доставило несколько веселых минут всем, не исключая начальника.
Проведя исследования в районе бухты Тихой, экспедиция вернулась на Новую Землю, куда ледокол «Сибиряков» доставил для нее дополнительное топливо. Отсюда двинулись к о. Визе, начали исследование Карского моря и открыли новые острова – Исаченко, Воронина, Самойловича, Шмидта и Каменева. На последнем за 4 дня построили научно-исследовательскую станцию и оставили зимовщиков. Часто во время плавания полярникам приходилось сталкиваться с миражами. Однажды привидевшийся остров даже нанесли на карту, а потом вынуждены были вносить исправления. Кроме картографических, как всегда, проводились и другие исследования. На этот раз крупная удача выпала на долю биолога Б. Исаченко. Он установил, что на Севере совсем нет бактерий.
Итоги двух экспедиций доказали возможность проведения арктических исследований на ледоколах. Стало ясно, что они значительно эффективнее любого другого вида транспорта, в том числе очень модных в то время дирижаблей. Экспедиции Шмидта вывели СССР на первое место среди стран, занимающихся полярными исследованиями. Учитывая это, советское правительство осенью 1930 г. приняло решение на базе Института по изучению Севера создать Всесоюзный Арктический институт. Его директором был назначен Шмидт.
Еще во время путешествия 1930 г. Шмидт загорелся идеей пройти Северным морским путем за одну навигацию. В конце июля 1932 г. в рамках Международного полярного года на ледоколе «Сибиряков» он отправился из Архангельска во Владивосток.
Путь, на который в свое время Норденшельд затратил 2 года, «Сибиряков» прошел за 2 месяца и 4 дня. Впрочем, ледоколу тоже пришлось нелегко. В пути был потерян винт и сломан гребной вал. Одно время казалось, что «Сибиряков» вмерзнет в лед, однако команда сумела устранить неисправности, и путешествие закончилось благополучно.
Экспедиция доказала, что по Северному морскому пути можно наладить постоянное сообщение. С этой целью было создано Главное управление Северного морского пути (Главсевморпуть), начальником которого стал Шмидт. В его распоряжении наряду с Арктическим институтом были 4 ледокола. Началось хозяйственное освоение пути; были продолжены и научные разработки.
В 1933 г. было решено повторить маршрут «Сибирякова», на этот раз на пароходе, приспособленном к плаванию во льдах. В связи с этим советские люди и весь мир пережили знаменитую эпопею по спасению людей с затертого льдами «Челюскина». Непосредственное участие в этом походе принимал и Шмидт.
«Челюскин» был большим грузовым пароходом, приспособленным для плавания во льдах. Но он не имел мощности «Сибирякова» или «Седова». Кроме того, корабль только что сошел с верфей Дании и еще ни разу не бывал в плавании. Уже во время перехода до Мурманска выяснилось, что он слишком широк для своего водоизмещения (7500 т), а потому подвержен сильной качке.
В составе экипажа было много женщин и даже дети. Шмидт, считавший, что в таких экспедициях непременно должны участвовать представители печати, литературы и искусства, пригласил на «Челюскин» поэта И. Сельвинского.
12 июня судно вышло из Ленинграда, миновало Копенгаген, Мурманск и спокойно прошло Баренцевым морем в Карское. Здесь у жены геодезиста В. Васильева, плывшей с мужем на зимовку к о. Врангеля, родилась дочь. Девочку назвали Кариной. Так родители хотели подчеркнуть необычность обстановки появления ребенка на свет, имея в виду Карское море. К о. Врангеля корабль подойти не смог, и было решено сначала дойти до Берингова пролива, а уже потом высадить зимовщиков.
Вскоре начались тяжелые льды, которые все плотнее обступали корабль. Поэтому когда к «Челюскину» на собачьих упряжках подошли чукчи, Шмидт отправил с ними 8 человек на мыс Дежнёва, где, как было известно, находился ледорез «Федор Литке».