主條目：北極探險

早期的北極探險

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十六世紀北歐海圖上的圖勒大地

人類很早就開始了對北極地區的探索。早在公元前325年，一位叫做皮西亞斯的商人、航海學家就為了尋找錫和琥珀的原產地而駕船北上。據他自己的記載，現今的推測是他到達了現在的不列顛群島（記載中稱為「普樂塔尼群島」(Isles of Pretani)），然後繼續北上，來到了傳說中的圖勒大地（Thule）。他的記載中提到：圖勒旁邊的地方「由既不是水也不是空氣的物質組成，或者說是前兩者的混合」，「陸地和水都懸浮著，既不能踏足也不能航行」，「太陽落下兩三個小時後又會升起來」[46]。現今的研究者據此認為，皮西亞斯應該已經很接近北極極圈了[47][48]。

在希臘人之後，北歐人也開始了對北方的探索。愛爾蘭的僧侶們在公元800年之前可能就已經來到了冰島。公元860年之後，古代挪威人也開始踏足冰島。公元982年左右，紅鬍子埃里克發現了格陵蘭大陸。之後，格陵蘭陸續迎來了一批批的移民。居民建立了教堂，並開始與歐洲通商[49]。

十六至十八世紀的探索：西北航線與東北航線

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十六世紀之後，馬可·波羅的遊記和新大陸的發現使得歐洲各國燃起了對神秘而遍地財富的東方的巨大憧憬。然而，南方的海上航線被西班牙和葡萄牙牢牢掌握，來往航行的船隻都要被征以重稅。為此，英國與荷蘭都希望能夠開通一條經過西伯利亞海岸到達遠東的航線（東北航線）。1553年，英國派出三艘船前往探索東北通道，但只有一艘船到達莫斯科，受到沙皇的盛情款待。之後的30年裡，經過另兩次失敗的嘗試後，英國放棄了打通東北航線的希望。與此同時，英國商人馬丁·弗洛貝舍開始了西北航線的嘗試，並在格陵蘭發現了所謂的金礦（後來證明是黃鐵礦）。數年之後，英國航海家約翰·戴維斯繼續嘗試與格陵蘭的因努伊特人接觸，併到達了北緯72°的地方[49]。

西北水道

荷蘭的北極探索主要集中在東北航線。1594年至1596年，威廉·巴倫支三次率船隊出航，發現了斯匹次卑爾根群島，而且到達北緯79°49′的地方，但巴倫支也死於最後一次航行中[49][50]。

十七世紀時，捕鯨業的興起使英國重新掀起探索西北通道的熱潮。其中亨利·哈德孫發現了以其命名的哈德孫灣[51]。

十七世紀也是俄羅斯快速擴張的時代。俄羅斯人在和北極居民的毛皮交易中大肆獲利。1648年，哥薩克首領德茲涅夫進入北冰洋沿岸收集黑貂皮、熊皮等珍貴毛皮，繞過亞洲的東北角，穿過白令海峽，直下太平洋，第一次證明了歐亞大陸和美洲大陸是由一個海峽分開的，但他的發現沒能回到莫斯科[49]。1725年，彼得大帝任命丹麥人維他斯·白令為俄國考察隊長，去「確定亞洲和美洲大陸是否連在一起」。在完成任務的過程中，白令跨越了白令海峽，達到了北美洲的西海岸，發現了阿留申群島和阿拉斯加[52]。

十九世紀：科學考察與征服北極點的競賽

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約翰·富蘭克林爵士

進入十九世紀後，完成工業革命的英國開始了新一輪的北極探險。1831年6月1日，英國探險家約翰·羅斯和詹姆斯·羅斯發現了北磁極。1845年，著名北極探險家約翰·富蘭克林爵士率領兩艘當時最先進的探險船向北極進發，然而卻一去不復返。[53]富蘭克林的失蹤震驚了英國社會。從1848年起的十幾年裡，共40多個救援隊湧進了北極地區搜索富蘭克林的蹤跡。搜救行動不僅查明了富蘭克林船隊遇難的原因，也極大地豐富了關於美洲北極地區的地理知識，對北極地區的洋流和冰蓋漂流現象有了更多的認識。探險家們認識到，只有向北極地區的本地居民學習，才有可能更好地適應當地的環境。[49]

十九世紀後期，美國也開始加入到北極探險的隊伍中。誰先到達北極點的競賽達到高潮，同時美國開始在北極地區建立科學考察站。1881年至1884年，第一個國際極地年計劃開展，這是人類史上第一次對北極地區進行系統性的科學考察活動，取得了大量關於北極地區的科學資料和數據[54]。1878年6月，芬蘭裔的瑞典探險家阿道夫·艾里克·諾登舍爾德（諾登舍爾德男爵）率領一個由共30人的國際性探險隊，乘坐探險船「維加號」出發，經歷了一年的時間，首次從西到東打通了東北航線[55]。1905年，後來征服南極點的挪威探險家羅阿爾德·阿蒙森成功地打通了西北航線[56][57]。

1893年，基於北極浮冰向西漂移的假設，挪威探險家弗里喬夫·南森首次提出以漂流的方式向北極點進發的方法，並率領「弗瑞姆」號開始了為期3年的航程，期間最遠到達了北緯85°55′的地方[58]。

皮爾利與船員們在「羅斯福」號前合影

1905年至1909年，美國人羅伯特·皮爾利經過三次努力後，宣稱到達了北極點。但不久後皮爾利的舊夥伴庫克聲稱自己才是最早到達北極點的人。爭論至今未有結論[59]。

二十世紀的北極探險與科考

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北極點的競賽結束後，各種挑戰極限的壯舉並未停止。二十世紀開始了飛行器的時代。1926年，羅阿爾德·阿蒙森、美國的愛爾斯沃斯和義大利的飛艇設計師諾比爾第一次駕駛可操縱的飛艇降落在北極點。1978年，日本孤身探險家植村直己乘狗拉雪橇完成了人類歷史上第一次隻身到達北極點的壯舉。1986年，法國醫生愛提厄完成了第一次靠人的體力獨身滑雪到達北極點[58]。

此外，進入二十世紀以後，隨著科技手段的提高，人類針對北極地區的科學考察愈加頻繁。大量的科考觀測站在北極地區建立。主要的大型科考活動有1932年8月1日～1933年8月31日的第二個國際極地年活動以及1957年7月1日～1958年12月31日的國際地球物理年。2007至2008年的第三次國際極地年使得人類對北極地區的自然環境以及極地與地球其它地區之間相互作用和關聯有了更加深刻的認識[60]。

不同於以往只能通過船隻和陸路方式探索，二十世紀後的科考還通過飛機和潛艇來完成。1958年，美國的核動力潛艇「諾特拉斯」號第一次從冰下穿過了北極點。1959年，美國「斯凱特」號潛艇第一次在北極點衝破冰層浮出冰面。破冰船的發明也使水路到達北極點成為可能。1977年，前蘇聯的破冰船「北極」號破冰航行，第一次衝破冰層到達北極點[58]。

極地衛星觀測起始於美國1960年的極地軌道環境衛星計劃(POES)。1960年4月1日發射的泰羅斯一號氣象衛星(TIROS-1)是第一顆成功的極軌氣象衛星。泰羅斯一號以及其後發射的極軌氣象衛星為研究北極的氣候、北冰洋海底地貌、北極洋流以及北極冰蓋提供了大量的數據資料。[61]

日本北極考察

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日本是最早在北極展開探險考察的亞洲國家。日本的北極探險和科考始於1921年。1921年至1923年的三年中，日本每年都有一次對北冰洋的探險，分別是1921年日本水產工會的「鵬丸號」，1922年的特務艦「膠州號」以及1923年日本水產局的「白鳳丸」號。1936年和1937年，水產局的「快風丸」號在北冰洋發現了鯨群。七十年代後，日本對北極進行了多次科考活動。1978年3月5日，日本人植村直己在加拿大北極圈內地域出發，使用狗拉雪橇獨身到達北極點，成為第一個到達北極點的日本人。1990年，日本政府設立了北極圈環境研究中心，從事對北極海冰為中心的大氣、海洋環境變化的狀況等研究，研究重心為北極海冰。[62]

中國北極考察

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中華人民共和國與北極並不接壤，但作為《斯瓦爾巴條約》締約國，中華人民共和國有權在斯匹次卑爾根群島從事科學考察。1951年，武漢測繪學院的高時瀏到達地球北磁極，進行地磁測量工作，成為第一個進入北極地區的中國科技工作者。[63]1991年，中國科學院大氣物理所的研究員高登義參加了挪威組織的北極浮冰考察，並於考察過程中在北極地區展示了中國國旗。[64]

1995年，由民間贊助的中國北極考察團（中國科學院和中國科學技術協會組織）到達北極點考察，是首次由中國人組織的北極科考[65]。

1999年，中華人民共和國首次在北極展開科學考察。7月1日，中國北極科考船「雪龍號」從上海市出發，在白令海、楚科奇海和加拿大海盆展開對海洋和大氣的綜合調查。科考活動持續兩個月，於9月9日結束[66]。2002年8月2日，中國科考隊在北極建立了陸地大氣觀測站[67]。

2004年的北極考察中，中華人民共和國在挪威斯匹次卑爾根群島的新奧爾松成立了第1個北極科學考察站：中國北極「黃河站」（78°55′N，11°56′E）[68][69]。其主要研究項目包括「北極在全球變化中的作用和對中華人民共和國氣候的影響」、「北冰洋與北太平洋水團交換對北太平洋環流的變異影響」、「北冰洋鄰近海域生態系統與生物資源對中華人民共和國漁業發展影響」等[70]。