Но в течение последующих 15 лет наукой ему придётся заниматься лишь урывками и в самых необычных условиях – приютившись в редкие свободные минуты на палубе очередного… ледокола или прохода. В 1929 г. с первой экспедиции для закрепления за СССР самой северной суши в его водах – архипелага Земли Франца-Иосифа (на него претендовала и Норвегия, но экспедиция Шмидта опередила!) – начинается эпопея полярных походов и исследований О.Ю. Шмидта. Главная цель – освоение Северного морского пути (мечта Ломоносова!). О грандиозности и сложности проблемы говорит смена побед и потерь. Успешный и героический проход в 1932 г. за одну летнюю навигацию из Архангельска в Тихий океан ледокола «Сибиряков» (с капитаном Ворониным и начальником экспедиции Шмидтом). Едва не ставшая трагедией челюскинская эпопея, когда первый пассажирский пароход «Челюскин» с той же командой и почти сотней пассажиров у самого финиша перед входом в чистые воды Берингова пролива был затёрт льдами и после многомесячного дрейфа на север 13 февраля 1934 г. раздавлен ими. 104 человека оказались на льдине, где Шмидт создал свой легендарный «ледовый лагерь» и своим высочайшим авторитетом, умом, находчивостью, силой воли не дал людям среди полярной ночи ни погибнуть, ни пасть духом. Даже выпускалась газета «Не сдадимся!». Через два месяца всех вывезли не менее героические наши лётчики. Единственный из всех, Шмидт заболел тяжёлой пневмонией (сказался заработанный в юности туберкулёз) и был несколько раньше вывезен на Аляску, а затем через Нью-Йорк возвратился домой в ореоле небывалой славы победителя, ведь многие газеты уже написали о них некрологи… Сам президент Рузвельт считал для себя честью пожать руку знаменитому российскому полярнику. А уже на следующий год Шмидт готовил новую полярную экспедицию – проводку военных кораблей.
В 1930–1932 гг. О.Ю. Шмидт – директор Арктического института, в 1932– 1938 гг. – начальник Главного управления Северного морского пути (ГУСМП). Ещё одна героическая эпопея – организация Шмидтом экспедиции для создания дрейфующей научной станции «Северный полюс-1» (весна 1937 г.) – отчаянно смелый бросок с острова Рудольфа в район полюса единственным самолётом (без сопровождения из-за плохой погоды) с лётчиком Водопьяновым, четырьмя членами станции и Шмидтом во главе. После этого ему было присвоено высшее звание Героя Советского Союза. В 1938 г. он участвовал в спасении папанинцев со льдины.
В науке О.Ю. Шмидта теперь более интересует геофизика, строение Земли и в связи с этим её происхождение, то есть космогония. В конце 1937 г. он организует (и до 1949 г. будет возглавлять) новый институт – теоретической геофизики (ИТГ, в дальнейшем ГЕОФИАН, ныне Институт физики Земли, ИФЗ им. О.Ю. Шмидта с лабораторией происхождения и эволюции Земли).
