В 1926 году экспедиция под руководством исследователя Георгия Ушакова отправилась на остров Врангеля. Её участники основали посёлок и полярную станцию, став первыми поселенцами на острове. Ранней весной 1933 года ледокол «Красин» дошёл до Новой Земли и доставил жителям острова продовольствие, опровергнув утверждение, что зимние рейсы в Арктике невозможны.
Колонизация Земли Франца-Иосифа началась в 1929 году. Исследователь Отто Шмидт возглавил первые экспедиции на архипелаг. Преодолев более 3 000 км на собачьих упряжках, исследователи достигли Земли Франца-Иосифа. Вскоре там были оборудованы первые полярные станции и организовано авиасообщение для поддержания постоянной связи между архипелагом и материком.
В 1931 году в Коми было открыто первое промышленное нефтяное месторождение в Российской Арктике — Чибьюское.
Чтобы обеспечить народно-хозяйственное освоение Арктики, разведку полезных ископаемых и развитие судоходства, в 1932 году появилось Главное управление Северного морского пути. Первый руководитель структуры — Отто Шмидт — в этом же году на ледоколе «Сибиряков» впервые прошёл через Северный морской путь всего за одну навигацию.
В 1937 году советские лётчики Валерий Чкалов и Михаил Громов совершили первый перелёт через Северный полюс. На АНТ-25 они преодолели путь в 8504 км из Москвы в Ванкувер (США).
В том же году под руководством полярного исследователя Ивана Папанина начала работу первая в мире дрейфующая исследовательская станция «Северный полюс». Такие станции позволили вести круглогодичные наблюдения в высоких широтах.
В 1930—1940-е годы продолжалось интенсивное промышленное освоение Арктики и заселение её территории. Строились новые арктические порты: Певек, Тикси, Игарка и Диксон. Росли молодые города: Воркута, Нарьян-Мар и Норильск. В заполярной Западной Сибири были обнаружены крупные запасы нефти и газа.