В начале 1936 г. академик Отто Юлиевич Шмидт выступил на заседании Политбюро ВКП(б) с проектом организации воздушной экспедиции на Северный полюс и экспедиции на дрейфующих льдах. Политбюро приняло соответствующее решение. Начальником экспедиции на Северный полюс был назначен Шмидт, начальником летного отряда – знаменитый летчик М. В. Водопьянов, а начальником дрейфующей станции СП-1 – Папанин. При назначении учитывался не только богатый опыт Папанина по организации полярных станций, но и его напористость, деловитость, а главное – жизнерадостность. Шмидт считал, что именно это даст возможность полярникам получать от него заряд бодрости и оптимизма, столь необходимый в ледяной пустыне.
Началась длительная и кропотливая подготовка. Папанин должен был организовать базу на о. Рудольфа. За два рейса ледокол «Русанов» доставил туда все необходимое. Быстро построили два просторных дома на 8 комнат, кухню и кают-компанию, радиостанцию, скотный двор (Папанин уже давно пробовал разводить свиней во время зимовок), склады, гараж для вездеходов и тракторов.
Тщательно готовились к жизни в столь необычных условиях и члены будущей экспедиции. В группу, которой предстояло долгое время прожить на льдине, кроме Папанина, были отобраны гидробиолог П. Ширшов, геофизик Е. Федоров и радист Э. Кренкель. С 19 по 25 февраля 1937 г. они провели своеобразную тренировку. В Подмосковье в стороне от Калужского шоссе были разбиты палатки, в которых будущие зимовщики имитировали жизнь на льдине: жили в полной изоляции, использовали только воду, вытопленную из снега, согревались керосиновой лампой, питались продуктами, которые предполагалось взять в путешествие.
22 марта 1937 г. с Центрального аэродрома в Москве в воздух поднялись 4 тяжелых самолета и один самолет-разведчик. Флагманскую машину вел Водопьянов. На ее борту находились Шмидт и будущие участники дрейфа. А общая численность экспедиции составляла 42 человека. 19 апреля самолеты, сделав несколько промежуточных посадок, сели на о. Рудольфа. Здесь в течение месяца пришлось ждать благоприятной погоды.
Наконец утром 21 мая 1937 г. флагманский самолет направился к полюсу и достиг его в 11 часов 35 мин. Сесть удалось на льдину, находившуюся примерно в 20 км за полюсом, которая была около 3 км в окружности и 3 м толщиной. Здесь и решили основать станцию. Разбили палатки, наладили оборудование и передали данные о первых метеорологических наблюдениях. В тот день вблизи полюса температура была –12 °С. Остальные 8 т грузов были доставлены тремя другими самолетами только через 16 дней, так как им пришлось ожидать благоприятных условий для полета.
Хозяйственный Папанин прихватил на полюс все, чего смог добиться. Среди совершенно необходимых грузов находились пишущие машинки, шахматы, книги и многое другое, что могло скрасить жизнь полярников. Сам же командир прихватил с собой большую печать. «Моя канцелярия должна работать по всей форме», – говорил он и, смеясь, штемпелевал все письма, которые предстояло отправить на Большую землю с отлетом последнего самолета.
6 июня 1937 г. папанинцы остались на льдине в полном одиночестве, если не считать любимца всей команды – пса Веселого. Это о нем, возвратившись на Большую землю, Папанин напишет статью «Пятый зимовщик», отдавая должное четвероногому товарищу, который дарил людям много веселых минут, а иногда и предостерегал от опасности.
Вскоре заработала ветряная электростанция, которая несколько оживляла унылый пейзаж. Льдина двигалась на юг со средней скоростью около 10 км в сутки, выписывая зигзаги, а иногда кружилась, поворачиваясь на 6–7 градусов по часовой стрелке.
Однако уже в июле начали появляться трещины. Были случаи сжатия льдов и торошения. Площадь льдины постепенно уменьшалась. В дневнике Папанин писал: «С тревогой смотрю на льдину. Живем мы, как на бочке с порохом. Сегодня или завтра может произойти сжатие льдов, наше ледяное поле лопнет, перевернется». Командир испытывал постоянные недомогания: тошноту, слабость, головную боль. Видимо, сказывались физические перегрузки и недосыпание. Товарищи замечали: Папанину все время кажется, что он работает меньше других. Видимо, поэтому Иван Дмитриевич стеснялся спать даже в положенное ему время. В то же время внешне он был все так же весел и оптимистичен, постоянно заботился о других. Иногда ночью товарищи сквозь сон чувствовали, как он поправляет сбившееся у кого-нибудь одеяло. Особенно заботился начальник о питании полярников, он даже взял на себя тяжелые обязанности повара. На нем был и ремонт различных приборов: Папанин не утратил навыков, полученных в юности на заводе, и поражал товарищей слесарным мастерством.