Féu nombroses expedicions a la regió àrtica, primer amb F.Nansen a Grenlàndia (1888) i, sobretot, al N de la Terra de Francesc Josep (1894-96), com a capità del vaixell Fram. Posteriorment, explorant l’oceà Àrtic, restà encallat al NW de Grenlàndia durant quatre anys (1898-1902); malgrat tot, descobrí i cartografià nombroses illes, un grup de les quals duu el seu nom (arxipèlag Sverdrup). Explorà encara a la mar de Kara els estuaris de l’Obi (1914) i del Ienissei (1920).