A primeira expedição a atingir o Polo Sul foi liderada pelo explorador norueguês Roald Amundsen. Ele, e mais quatro membros da expedição, chegaram ao Polo a 14 de Dezembro de 1911, cinco semanas antes do grupo liderado pelo inglês Robert Falcon Scott, da Expedição Terra Nova. Amundsen e a sua equipa regressaram sãos e salvos à sua base, sendo informados, mais tarde, que Scott, e mais quatro companheiros, tinham morrido na viagem de regresso.
O plano inicial de Amundsen era ser o primeiro a chegar ao Árctico, e a conquistar o Polo Norte, utilizando um navio preparado para navegar no gelo. Obteve a licença para utilizar o Fram, o navio de exploração polar de Fridtjof Nansen, e conseguiu angariar uma grande quantia para financiar o seu projecto. No entanto, em 1909, os seus rivais norte-americanos, Frederick Cook e Robert Peary, anunciaram, cada um deles, terem chegado ao Polo Norte, deitando, assim, por terra, o empreendimento de Amundsen. Este decidiu, então, alterar os seus planos e iniciou a preparação da expedição ao Polo Sul; sem ter a certeza se o público e os seus apoiantes se mantinham a seu lado, manteve em segredo o seu novo objectivo. Quando partiu, em Junho de 1910, a maior parte da sua tripulação acreditava que era o início da viagem para o Árctico.
Amundsen estabeleceu a sua base, "Framheim", na Baía das Baleias na Grande Barreira de Gelo. Após meses de preparação, o estabelecimento dos depósitos e uma falsa partida, quase terminaram em desastre. Ele, e o seu grupo, partiram para o Polo em Outubro de 1911. No percurso, descobriram o Glaciar Axel Heiberg, que os ajudou na sua rota até ao Planalto Antártico e, consequentemente, para o Polo Sul. A experiência na utilização de esquis, de cães e trenós, fez com que a sua viagem fosse relativamente rápida e sem problemas de maior. Outras realizações desta expedição incluíram a primeira exploração da Terra do Rei Eduardo VII e uma vasta exploração oceanográfica.
Embora a expedição tenha tido sucesso e fosse largamente aplaudida, o trágico destino de Scott ofuscou a sua conquista. Por outro lado, o facto de Amundsen ter decidido manter em segredo a sua alteração de planos, foi bastante criticado. Os historiadores mais recentes reconhecem a Amundsen, e ao seu grupo, elevada capacidade e coragem; a Estação Polo Sul Amundsen-Scott recebeu o seu nome juntamente com o de Scott.
Amundsen nasceu perto de Christiania (actual Oslo), na Noruega, em 1872, filho de um dono de navios. Em 1893, abandonou os seus estudos em Medicina na Universidade de Christiania, embarcando como marinheiro no navio de pesca de focas Magdalena, para uma viagem ao Árctico. Após várias viagens, obteve a certificação para segundo-oficial; quando não estava no mar, Amundsen ia esquiar no difícil terreno do planalto norueguês de Hardangervidda. Em 1896, inspirado pela exploração polar efectuada por Fridtjof Nansen, Amundsen juntou-se à Expedição Antártica Belga como imediato, a bordo do RV Belgica, comandado por Adrien de Gerlache. No início de 1898, o navio ficou preso numa banquisa no Mar de Bellingshausen, aí ficando quase um ano. Assim, a expedição, de forma involuntária, foi a primeira a passar um Inverno em águas antárcticas, um período marcado por depressão, falta de comida, loucura e escorbuto entre a tripulação. Amundsen manteve-se calmo e frio, registando tudo e utilizando esta experiência como aprendizagem para o futuro em relação técnicas de exploração polar, nomeadamente em vestuário, alimentação e sobrevivência.
A viagem do Belgica dá início a um período chamado Idade Heróica da Exploração da Antártida, e foi seguida por expedições de vários países como o Reino Unido, Suécia, Alemanha e França. No entanto, no seu regresso à Noruega em 1899, Amundsen voltou a sua atenção para norte. Confiante nas suas capacidades para liderar uma expedição, planeou uma viagem pela Passagem do Noroeste, a então desconhecida rota desde o Atlântico para o Pacífico, pelo percurso sinuoso das ilhas canadianas do norte. Depois de ter recebido a sua licença de navegação, Amundsen comprou uma chalupa, Gjøa, que adaptou para a viagem ao Árctico. Garantiu o patrocínio do rei da Noruega, o apoio de Nansen e um fundo financeiro suficiente para partir em Junho de 1903, com uma tripulação de seis homens. A viagem durou até 1906 e foi bem sucedida; a Passagem do Noroeste, um desafio para os navegadores durante séculos, foi finalmente ultrapassada. Com 34 anos de idade, Amundsen tornou-se um herói nacional, no primeiro lugar dos exploradores polares.
As expedições polares, tanto a norte como a sul, foram muito recorrentes durante este período. Em Novembro de 1906, o norte-americano Robert Peary regressou de mais uma viagem mal sucedida ao Polo Norte, alegando ter atingido uma latitude de 87° 6′ N — um valor posto em causa por historiadores modernos. Logo de seguida, iniciou uma nova angariação de fundos para uma outra tentativa. Em Julho de 1907, o Dr. Frederick Cook, um ex-colega de Amundsen do navio Belgica, partiu para norte numa perseguição declarada, mas que se especulava que fosse uma tentativa de atingir o Polo Norte. Um mês mais tarde, Ernest Shackleton, à frente da Expedição Nimrod, partiu para a Antárctida, enquanto Robert Falcon Scott se encontrava a preparar um expedição no caso de Shackleton falhar. Amundsen, não querendo ficar para trás na conquista do Polo Sul para os Britânicos, anunciou publicamente a intenção de liderar uma expedição antárctica — embora o seu objectivo continuasse a ser o Polo Norte.
Em 1893, Nansen conduziu o seu navio Fram até ao gelo do Árctico, ao largo da costa norte da Sibéria, e navegou até à Gronelândia, esperando que esta rota atravessasse o Polo Norte. Tal não aconteceu, e mesmo uma tentativa feita por Nansen e Hjalmar Johansen para atingir o Polo a pé, não resultou. Mesmo assim, a estratégia de Nansen tornou-se a base dos planos pessoais de Amundsen para a conquista do Árctico. Amundsen pensou que se entrasse no oceano Árctico através do Estreito de Bering, bastante mais a leste do ponto de partida de Nansen, o seu navio chegaria a uma zona mais a norte, e passaria próximo, ou mesmo atravessaria o Polo.
Amundsen pediu conselhos a Nansen, que insistiu que o Fram era a única embarcação capaz de tal tarefa. O Fram foi desenhado e construído entre 1891–93 por Colin Archer, o principal construtor de barcos e arquitecto naval da Noruega, de acordo com instruções específicas de Nansen, para que a embarcação pudesse resistir durante um período prolongado às duras condições do Árctico. A característica mais peculiar do navio era o seu casco arredondado o qual, de acordo com Nansen, lhe permitia "deslizar como uma enguia pelos blocos de gelo". Para reforçar o casco, este foi revestido por chlorocardium, uma madeira da América do Sul, a mais dura disponível, e foram colocadas vigas a todo o comprimento. A grande dimensão da boca do navio, 11 m, em relação ao comprimento, 39 m, dava-lhe uma aparência de uma casca de noz. Esta estrutura aumentava-lhe a sua capacidade de navegação no gelo, mas afectava-lhe o seu desempenho em mar alto, onde se revela lento e com tendência para se inclinar. No entanto, a sua aparência, velocidade e capacidade de navegação, eram características secundárias face à sua segurança e abrigo acolhedor para a tripulação, durante a viagem que podia prolongar-se por vários anos.
Após três anos a navegar pelo gelo polar, o Fram saiu praticamente sem danos da sua viagem. No seu regresso, foi-lhe efectuada uma profunda manutenção, antes de passar quatro anos sob o comando de Otto Sverdrup, a cartografar e a explorar 260 000 km² de território desabitado nas ilhas canadianas do norte. Depois do fim da viagem de Sverdrup em 1902, o Fram foi deixado em Christiania. Embora tecnicamente o navio fosse propriedade do estado, Nansen tinha o seu usufruto. Depois do seu regresso do Árctico, em 1896, pensou em levar o Fram numa expedição à Antárctida mas, em 1907, perdeu essa esperança. Em Setembro desse ano, Amundsen foi convocado para ir a casa de Nansen, sendo informado que podia utilizar a embarcação.