Contribuí decisivament als primers vols transatlàntics. Efectuà una expedició a l’Àrtida, en el transcurs de la qual sobrevolà per primera vegada el pol nord (9 de maig de 1926); pel desembre del 1928 començà la de l’Antàrtida, on fundà la base de Little America. Sobrevolà per primera vegada el pol sud (29 de novembre de 1929), i descobrí una terra a la qual donà el nom de la seva muller, Marie Byrd; organitzà quatre expedicions més a l’Antàrtida, en el transcurs de les quals féu l’aixecament topogràfic d’una part del territori, fotografià la costa des de l’aire i efectuà importants observacions científiques.