«Йоа» шла там, где до Амундсена и его спутников еще не бывали другие мореплаватели. Плыть без карты было сложно, тем более что в избытке встречались рифы и мели, часты были сильные штормы. Но из всех передряг путешественники выбрались благополучно и в сентябре стали на зимовку в удобной бухте, названной в честь «Йоа», на южном побережье о. Кинг-Уильям. От североамериканского континента их отделял только пролив Симпсон. До Амундсена здесь побывал только Мак-Клинток, искавший следы экспедиции Франклина. В спешке он не нанес на карту многих островов. Амундсен и его спутники обследовали близлежащий район и уточнили очертания суши, была поставлена обсерватория, регулярно проводились магнитные наблюдения.
Познакомились путешественники и с эскимосами, с которыми сложились вполне дружеские отношения. Правда, вначале Амундсен не слишком доверял им и даже попугал из пистолета. Но потом европейцы и туземцы вполне освоились друг с другом, эскимосы перекочевали поближе к экспедиционной базе и соорудили вокруг нее целый поселок из 50 иглу.
Полярное лето оказалось суровым, льды по-прежнему блокировали выход из бухты. Пришлось остаться еще на одну зимовку и продолжить исследования, которые часто приходилось проводить при температуре —60° и даже ниже. Только в середине августа 1905 г. «Йоа» смогла продолжить плавание. Между проливами Виктория и Долфин-энд-Юнион отказал компас. Экспедиция вошла в район магнитного полюса, который со времен Росса сместился на 3 градуса к северу. Но вскоре шхуна вышла из лабиринта островов и проливов, собственно, и представляющих собой знаменитый северо-западный проход, который на этот раз покорился семерым норвежцам. Но на родину путешественники вернулись только через год, обследовав после еще одной зимовки (в районе устья р. Маккензи), американское побережье Северного Ледовитого океана вплоть до Берингова пролива, который был пройден «Йоа» 31 августа 1906 г. Переход из Атлантического океана в Тихий был завершен.
Путешествие принесло Амундсену мировую известность. Все его долги были оплачены за счет средств, полученных от чтения лекций в Соединенных Штатах, куда он отправился именно с этой целью.
Несмотря на то что в общем путешествие протекало благополучно и без жертв, тяжелые условия Заполярья сказались: Амундсен стал совершенно седым. Путешественник говорил, что все собеседники давали ему от 59 до 75 лет, хотя на самом деле ему было только 33 года. Тем не менее Амундсен уже вынашивал идею покорения Северного полюса посредством дрейфа от северной части Чукотского моря. Для этого он решил просить у Нансена знаменитый «Фрам» и добился успеха, хотя сам Нансен мечтал пойти на нем в Антарктиду, чтобы попытаться добраться до Южного полюса. Однако его задерживали государственные дела – знаменитый полярник в это время был послом Норвегии в Англии. Дрейф к Северному полюсу он счел задачей более важной и поэтому согласился помочь Амундсену.
Вечером 9 августа 1910 г. «Фрам» отправился в плавание. Все были уверены, что он идет в Ледовитый океан. Только капитан да еще несколько человек знали, что маршрут судна имеет прямо противоположное направление. Еще в сентябре 1909 г. Амундсен узнал, что Северный полюс уже покорен Пири, а в Антарктиду для покорения Южного полюса отправился Скотт. Он тут же переменил планы экспедиции, причем в тайне от всех. Честолюбивый норвежец в этот момент думал только о своем престиже и считал, что для его поддержания необходимо совершить какое-либо сенсационное путешествие. А быть вторым на Северном полюсе он не хотел; покоритель северо-западного прохода решил идти к Южному полюсу. Своими намерениями он поделился только с братом и офицерами «Фрама», а остальная команда и весь мир (включая Нансена) узнали о новой цели экспедиции только после прибытия судна на Мадейру. Нансен был потрясен; выступая на пресс-конференции, он благородно взял Амундсена под защиту, хотя, по словам его дочери Лив, это далось ему нелегко. На Новую Зеландию Амундсен направил сообщение для Скотта, но тот уже отплыл к берегам Антарктиды и только на материке случайно узнал о существовании соперника.