В мае 1931 г. Ушаков и Урванцев открыли забитый многолетним торосистым льдом пролив Красной Армии, отделяющий северную часть исследуемой земли с гладкой куполовидной поверхностью — о. Комсомолец — от ее центральной части. Полярники прошли с запада на восток и положили на карту весь пролив, а также засняли участок побережья к юго-востоку от него до 80° с. ш. В итоге обнаружилось, что пролив нанесен на карту Б.А. Вилькицкого с неточностями, вполне, впрочем, понятными, так как съемки производились с судна, шедшего во льдах. Значительно более крупные ошибки первой съемки удалось выявить к северу от пролива. Фактически пришлось наново закартировать все северо-восточное побережье Северной Земли. Там, где берег поворачивает на северо-запад, ледниковый щит, покрывающий большую часть острова, отступает от моря, и исследователи шли вдоль низменного отлогого берега. При этом они с первого взгляда не всегда понимали, где находятся — на берегу или на льду. 16 мая полярники достигли белого, строгого и сурового мыса Арктического (81°15' с. ш., 95°40' в. д.) — крайней точки Северной Земли и всей Азиатской Арктики. Через три дня они двинулись дальше на юго-запад и завершили открытие берегов о. Комсомолец (9006 км²), обнаружив при этом группу небольших островов, названных именем Демьяна Бедного.

В июне 1931 г. зимовщики пересекли центральный район Северной Земли в северо-восточном направлении, двинулись вдоль берега на восток, а затем прямо на юг (по меридиану 100° в. д.), вступив в «залив», показанный на карте Вилькицкого. Но залив оказался проливом, получившим имя океанолога Ю.М. Шокальского. По этому новооткрытому проливу они снова вышли от моря Лаптевых к Карскому морю, доказав тем самым, что и центральная часть Северной Земли является отдельным островом (назван именем Октябрьской Революции). Оставалось только исследовать его западное побережье. Этот участок пути был очень трудным из-за потепления (до +5° С). «Снег отказывался держать сани, собак и даже лыжи… 25 июня вскрылись реки. Движение по берегу стало невозможным. Единственной дорогой оказалась узкая полоса прибрежных ровных льдов, залитых водой. День за днем экспедиция шла в ледяной воде, часто на протяжении десятков километров не встречая льдины, на которой можно было бы отдохнуть и согреться замерзающим собакам» (Г. Ушаков). В начале июля, когда полярники находились в 150 км от своей станции, они вынуждены были десять дней стоять на месте из-за тумана и снега с дождем. Собачьего корма оставалось очень мало; к счастью, на шестой день удалось убить двух белых медведей. Последний участок пути оказался самым тяжелым. «В течение двух суток непрерывно шел сильный дождь… На льду появились трещины… Две собаки издохли от истощения, пять вместе с передовиком лежали в санях, остальные… начали падать в воде. Корм кончился, мы отдали собакам остатки сливочного масла и шоколада, сами питались одним рисом, который приходил к концу» (Г. Ушаков). 20 июля, через 50 дней после выступления, Ушаков и Урванцев вернулись на станцию, завершив обход и съемку побережья о. Октябрьской Революции — крупнейшего в архипелаге (14 170 км²).

Весной следующего, 1932 г. (с середины апреля до конца мая) исследователи обошли кругом и засняли о. Большевик (11 312 км²), лежащий за проливом Шокальского. Фактически они заново его открыли, так как восточный и южный берега острова были показаны на карте Вилькицкого неверно; к западному же побережью архипелага он совсем не подходил. А 1–8 июня полярники обошли и закартировали о. Пионер (1550 км²), самый близкий к базе. Первые зимовщики на Северной Земле за два года изъездили на собаках не менее 5000 км (из них 2221 км приходится на маршрутную съемку), засняли почти весь архипелаг, за исключением о. Шмидта, выяснили рельеф, характер оледенения и геологическое строение Северной Земли, составили точную карту архипелага. В середине августа 1932 г. Г.А. Ушакова, Н.Н. Урванцева и их товарищей сменила группа зимовщиков, доставленная на «Русанове». Этот ледокольный пароход на пути к Северной Земле впервые посетил о. Свердруп (74°35' с.ш., 79°25' в. д.), где был водружен советский флаг. К северо-востоку от него, у 76° с. ш., 82°20' в. д., экипаж открыл о-ва Известий ЦИК'а. Затем «Русанов» впервые прошел из Карского моря в море Лаптевых проливом Шокальского, причем у западного входа в него обнаружил три острова (из группы Краснофлотских).

В конце июля 1932 г. экспедиция на «Таймыре» под начальством Алексея Модестовича Лаврова открыла в северной части Карского моря мелководье — Центральную Карскую возвышенность, а у западного входа в пролив Шокальского (независимо от «Русанова») — группу небольших Краснофлотских о-вов.

К началу 30-х гг. стало ясно, что использование Северного морского пути для регулярной связи между Европейским Севером и Дальним Востоком СССР вполне возможно. Оставалось только доказать на практике, что из Северной Европы можно пройти на Дальний Восток в одну навигацию. Это и совершила в 1932 г. экспедиция Арктического института под начальством О.Ю. Шмидта на ледокольном пароходе «Сибиряков» (водоизмещение 3200 т) под командой В.И. Воронина. Судно вышло из Архангельска 28 июля 1932 г., через Маточкин Шар прошло в Карское море и 3 августа 1932 г. достигло порта Диксон, где простояло до 11 августа, дожидаясь транспорта с углем. Оттуда корабль взял курс на Северную Землю и, идя по совершенно чистой воде, обнаружил на пути о. Сидорова (75°08' с. ш., 82°02' в. д.; название дано в честь военного гидрографа К.Е. Сидорова), положив тем самым начало открытию группы о-вов Арктического Института[23]. Затем «Сибиряков» обогнул с севера о. Комсомолец, причем достиг 81°28' с. ш., прошел в море Лаптевых до бухты Тикси, то но чистой воде, то преодолевая тяжелые льды. В конце августа он вышел из Тикси, взяв на буксир два колесных ленских парохода для перевода их в Колыму, довел их до устья Колымы и продолжал путь на восток. Многолетние торосистые льды «Сибиряков» встретил только за 167° в. д., близ Чаунской губы. Медленно пробивая себе путь через них, пароход добрался 10 сентября до о. Колючин (67°30' с. ш., 174°39' з. д.). Льды становились вся тяжелее, и здесь сломались все четыре лопасти винта. Потребовалось шесть дней, чтобы заменить их запасными. «Сибиряков» продолжал плавание к Берингову проливу, но через два дня, у 172° з. д. льдиной срезало вал винта с муфтой и лопастями; судно десять дней дрейфовало со льдами в различных направлениях. К счастью, 27 сентября подул северо-западный ветер и льды несколько разошлись. На «Сибирякове» поставили 11 парусов, частью сшитых из брезента, частью шлюпочных, он начал медленно продвигаться на юго-восток к кромке льда, за которой виднелось море, и 1 октября вышел на чистую воду у северного прохода в Берингов пролив. Несмотря на потерю восьми дней у Диксона и на две аварии у северного побережья Чукотского п-ова, «Сибиряков» впервые в истории прошел в одну навигацию Северный морской путь — от устья Северной Двины до Берингова пролива — в два месяца и три дня. Между тем к кромке льда несколько раньше подошел вызванный по радио советский траулер «Уссуриец», который отбуксировал пароход в Петропавловск, а затем в Иокогаму. Закончив здесь ремонт, «Сибиряков» 1 января 1933 г. вышел в море, обогнул с юга Азию и через Суэцкий канал, обойдя с юга и запада Европу, 7 марта прибыл в Мурманск.