Перше письмове свідчення про дослідження північно-західної Європи датується IV ст. до н. е., коли грек Піфей з Массилії (Марсель) здійснив плавання в країну Туле. Деякі вчені ототожнюють Туле з Ісландією. Можливо, ще у V ст. н. е. ірландські ченці обстежували Північно-Атлантичний регіон, включаючи Фарерські о-ови та Ісландію, звідки в кінці IX ст. вони були витіснені норманами. Приблизно у той же час Оттар з Халогаланда став першим скандинавським мореплавцем, що здійснив плавання на схід і досяг Білого моря. Вихідці з Норвегії у 986 р. заснували поселення в Гренландії. Подальші дослідження в Арктиці були направлені на пошук Північно-Західного і Північно-Східного проходів з метою виходу на ринки Далекого Сходу. У 1553 р. англієць X. Віллоубі обігнув мис Нордкап, досяг південно-західного виступу о. Нова Земля, а потім гирла р. Варзіни, де усі учасники експедиції загинули від холоду. У той же час Р. Ченслор досяг гирла р. Північної Двіни, де нині розташований Архангельськ. У 1556 г. С. Барроу за наказом англійської Московської компанії відправився на пошуки північного морського шляху в Китай, але зміг добратися лише до Нової Землі. У дослідженні цього району велику роль зіграв голландець В. Баренц (Барентс), що здійснив плавання у 1594, 1595 і 1596—1597 pp. В останній експедиції він помер і був похований у морі, названому на його честь.
Руські рибаки і селяни вийшли до берегів Білого моря і в басейн Печори ще на початку XI ст., тоді якторговці хутром проникли в Зауралля у XVI—XVII ст. У кінцевому результаті російські колоністи досягли узбережжя Тихого океану. У XVIII ст. Росія стала проводити інтенсивні наукові дослідження в Сибіру і на Далекому Сході. Серед них треба відзначити Першу (1725—1730) і Другу (1733—1743) Камчатські експедиції, якими керував В. Беринг, і Велику Північну експедицію (1733—1743), під час якої систематично вивчалося узбережжя Сибіру. Північно-Східний прохід був уперше пройдений у 1878— 1879 pp. шведським дослідником Н. Норденшельдом на кораблі «Вега».
Ім'я англійського мореплавця і пірата М. Фробішера відкриває довгий список тих, хто займався пошуками Північно-Західного проходу з Атлантичного у Тихий океан. У серпні 1576 р. він зайшов в акваторію, яка згодом була названа протокою Фробішера, і на узбережжі Баффінової Землі знайшов ескімосів і мінерал, помилково прийнятий ним за золото. Він повернувся до Англії, заручився підтримкою королеви Єлизавети І і приватних осіб і в 1577—1578 pp. організував ще дві експедиції для видобутку «золотоносної руди», яка виявилася піритом. Фробішер так і не просунувся далі на захід. Тільки у 1860 р. з'ясувалося, що «протока» Фробішера насправді являє собою затоку. У серпні 1585 р. англійський корсар Дж. Девіс перетнув протоку, яка тепер носить його ім'я, і зробив опис східного берега п-ова Камберленд на Баффіновій Землі. Пізніше, під час двох подальших експедицій (1586— 1587 pp.), він досяг широти 73°. Як Девіс, так і Фробішер звернули увагу на велику акваторію між південним берегом Баффінової Землі і затокою Унгава. У 1605 р. британська Ост-Індська компанія направила капітана Дж. Веймота дослідити цю протоку. Він не зміг пройти її цілком, але повідомив, що там є забитий льодом прохід на захід. Підбадьорені цим повідомленням, англійські купці фінансували експедицію під керівництвом Г. Гудзона. У 1610—1611 pp. Гудзон на старому кораблі Веймота «Діскавері» досяг протоки, а потім і затоки, які тепер носять його ім'я. У 1612—1613 pp. в Гудзонову затоку уперше потрапив Т. Баттон. У 1615—1616 г. Р. Байлот і У. Баффін на «Діскавері» двічі ходили до о. Баффінова Земля, перетнули усе море Баффіна (Баффінова затока) в північному напрямі і добралися до протоки Сміта між о. Елсмір і Гренландією.
Після експедиції Дж. Росса (1818 р.) у морі Баффіна активізувався промисел гренландських китів. Британське Адміралтейство наполягало на продовженні пошуків Північно-Західного проходу. У 1819 р. У. Е. Паррі, який служив першим помічником у Росса, був призначений керівником наступної експедиції і досяг о. Мелвілл, а у 1820 p., після зимівлі, пройшов до о. Банкс. Поворотним моментом в історії відкриття Північно-Західного проходу стала експедиція Дж. Франкліна, яка в 1845 р. у складі 130 людей відправилася у води Американської Арктики на кораблях «Еребус» і «Терор». Після зимівлі на о. Бічі обидва судна потрапили у крижану пастку в протоці Вікторія. Дж. Франклін помер у червні 1847 p., загинули й усі його супутники. Численні наземні й морські експедиції, що направлялися на пошуки Франкліна та його людей протягом 15 років, не досягли своєї основної мети, але сприяли картографуванню великої частини Американської Арктики. Норвезький дослідник Р. Амундсен у 1903—1906 pp. уперше пройшов весь Північно-Західний прохід на моторній яхті «Йоа». У 1940—1942 pp. канадська поліцейська шхуна «Сент-Рок» під командуванням капітана Г. Ларсена здійснила плавання по проходу у зворотному напрямі — із заходу на схід. У1944 р. «Сент-Рок» стала першим судном, яке подолало цей шлях за одну навігацію.
Відкриття Північного полюса. У 1893 р. корабель норвезького дослідника Ф. Нансена «Фрам» умерз у льоди на півночі Російської Арктики і дрейфував з ними у Північний Льодовитий океан. Коли «Фрам» знаходився найближче до полюса, Нансен і його супутник Ф. Я. Йохансен спробували добратися до Північного полюса, але, після досягнення 86°14' пн. ш., змушені були повернути назад. У 1898 г. О. Свердруп висадився в центральній частині східного узбережжя о. Елсмір, де провів першу з чотирьох зимівель у високих широтах. Під час його експедицій були складені карти значних районів Арктики, але спроби досягнути Північного полюса не робилися. Таке завдання поставив перед собою американський морський офіцер Р. Пірі. У 1908 р. він висадився на північно-східному узбережжі о. Елсмір, а у березні 1909 р. із санним загоном рушив на північ. 6 квітня він досяг, за його розрахунками, Північного полюса. Другий американець, лікар Ф. Кук, заявив, що досяг полюса ще раніше — 21 квітня 1908 р. У наш час вважають, що насправді ні Куку, ні Пірі так і не вдалося побувати на полюсі.
У першій половині XX ст. експедиції в Арктику проводилися як з науковими, так і зі спортивними цілями. Щоб затвердити свою владу, канадський уряд організував на арктичних островах патрулювання і створив поліцейські пости. У 1926 р. американський адмірал P. Е. Берд першим долетів на літаку до Північного полюса з бази на Шпіцбергені. Трохи пізніше американський дослідник Л. Елсуорт й італійський авіатор У. Нобіле на дирижаблі «Норвегія» перетнули Північний Льодовитий океан через Північний полюс — від Шпіцбергену до Аляски. У 1928 р. Г. X. Вілкінс та пілот К. Б. Ейєльсон здійснили переліт у зворотному напрямку — з Аляски на Шпіцберген. Два успішних перельоти з СРСР у США через Північний Льодовитий океан були здійснені радянськими льотчиками у 1936—1937 pp., але третя спроба виявилася фатальною: пілот С. О. Леваневський разом з літаком безслідно зник у крижаних просторах Арктики. В 1937 р. під керівництвом І. Д. Папаніна була організована полярна наукова експедиція нового типу. Разом зі своїми супутниками І. П. Ширшовим (гідробіолог), Є. К. Федоровим (геофізик) і Е. Т. Кренкелем (радист) він був висаджений поблизу полюса на дрейфуючу крижину, на якій було споруджено наметовий табір. Під час цієї експедиції проводилися регулярні метеорологічні і геофізичні вимірювання і гідробіологічні спостереження, робилися заміри морських глибин. Після 9-місячного дрейфу загін був підібраний радянськими криголамами біля о. Ян-Майєн.
