Синоптиком экспедиции был Б. Л. Дзердзеевский.

5 мая с целью разведки погоды для экспедиции самолет «СССР Н-166» совершил беспосадочный полет остров Рудольфа — Северный полюс — остров Рудольфа. Полет происходил в тяжелых метеорологических условиях. Это был первый советский полет над полюсом.

21 мая «СССР Н-170» сел на полюсе. Красное знамя реяло на крыше мира.

26 мая Северный полюс посетили самолеты «Н-169», «Н-171» и «Н-172», откуда они перелетели в лагерь папанинцев, который в это время находился на широте 89°17′ и долготе 311°02′.

Эта блестящая, ставшая легендарной, экспедиция доказала всему миру зрелость советской авиации и высокую степень развития всего народного хозяйства, сумевшего обеспечить такое грандиозное предприятие советских полярников.

Виднейшие представители науки и культуры всех стран приветствовали высадку экспедиции на Северном полюсе как мировое достижение всего прогрессивного человечества.

Не успела экспедиция вернуться в Москву, как весь мир узнал о новом достижении советских летчиков. В июне 1937 года экипаж самолета «СССР Н-25» в составе В. П. Чкалова, Г. Ф. Байдукова и А. Н. Белякова совершил беспосадочный перелет Москва — Северный полюс — Портланд.

В июле на самолете той же конструкции М. М. Громов, С. А. Данилин и А. Б. Юмашев повторили этот перелет, увеличив дальность до 10 200 километров по прямой, спустившись вблизи города Сан-Диего (селение Сан-Джансито). Этот перелет установил два новых мировых рекорда — по прямой и ломаной.

Американская печать восторженно писала:

«Полет на Северный полюс с целью обосновать там дрейфующую станцию, отважный перелет Чкалова, Белякова, Байдукова и, наконец, повторный полет с еще более блестящими результатами — все это доказывает, что Советский Союз уверенно продолжает дело освоения Арктики. Арктика не представляет больше огромного таинственного пятна на земном шаре».

Спустя месяц из Москвы в Америку через полюс с первым коммерческим рейсом стартовал четырехмоторный гигант «СССР Н-209» с экипажем в составе С. А. Леваневского, второго пилота Н. К. Кастанаева, штурмана В. Левченко, бортмехаников Г. Т. Побежимова и Н. Н. Годовникова и бортрадиста Н. Я. Галковского.

Метеорологическая обстановка не благоприятствовала полету. Пытаясь перелезть через циклоны, самолет шел на большой высоте. В 13 часов 40 минут «Н-209» пролетел над полюсом. Сообщение с борта самолета гласило:

«Пролетаем Северным полюс, достался он нам трудно. Начиная от середины Баренцова моря, все время мощная облачность. Высота 6000 метров. Температура —35°. Стекла кабины покрыты изморозью. Встречный ветер местами 100 километров в час. Сообщите погоду по ту сторону полюса. Все в порядке».

Через час стало известно, что на самолете выбыл из строя вследствие порчи маслопровода крайний мотор. Радиосвязь прекратилась, и, несмотря на тщательные наблюдения, установить ее не удалось. Совершил ли самолет вынужденную посадку на льды Центрального полярного бассейна или при полете на трех моторах, снижаясь в сплошной облачности, обледенел и упал, так и осталось тайной.

Немедленно снаряженные правительством экспедиции искали «Н-209» с острова Рудольфа, Аляски и берегов Канады. Наступившая полярная ночь с ее сильными пургами крайне затрудняла полеты спасательных экспедиций.

В октябре самолет «Н-169» с целью разведки погоды в высоких широтах для основной поисковой партии М. В. Водопьянова совершил полет с острова Рудольфа до 87° широты.