Челюскинская эпопея. 10 августа 1933 из Мурманска вышел грузо-пассажирский пароход «Челюскин» с заданием пройти за одну навигацию Северный морской путь и выйти через Берингов пролив в Тихий океан. Возглавил экспедицию начальник Главсевморпути профессор (впоследствии академик) О. Ю. Шмидт, капитаном парохода был В. И. Воронин. 13 февраля 1934 «Челюскин» был раздавлен льдами и затонул в Чукотском море в 287 км от мыса Северного (ныне мыс О. Шмидта) и в 267 км от мыса Уэлен. Люди успели высадиться на льдину, выгрузили всё необходимое и разбили лагерь. 14 февраля была организована правительственная комиссия по спасению челюскинцев во главе с В. В. Куйбышевым. Основные надежды на оказание помощи потерпевшим бедствие были связаны с авиацией. В то время в северных районах страны не было ещё достаточного количества авиабаз с аэродромами, запасами горючего, обеспечением метеоинформацией. Предстояло летать в безлюдной и безориентирной местности на самолётах, которые не были утеплены, оснащались простейшим навигационным оборудованием и не имели радиосвязи. Лётчикам противостояли жестокие морозы, туманы, шквальные ветры, многодневная пурга, обледенение машин, внезапные перемены погоды.
Наиболее близко к лагерю Шмидта — в бухте Лаврентия — оказался полярный лётчик А. В. Ляпидевский. После 29 попыток он 5 марта пробился к лагерю, посадил свой двухдвигательный самолёт АНТ?4 на небольшой, окружённый торосами ледовый аэродром и вывез в посёлок Уэлен 10 женщин и двух детей (челюскинцам придётся неоднократно готовить аэродромы заново, так как их разрушала подвижка льдов). Позднее, при перелёте в посёлке Ванкарем, где организовывалась главная база, Ляпидевский из-за поломки двигателя совершил вынужденную посадку и не смог более принимать участие в спасательных работах.
В США были закуплены два 9?местных пассажирских самолёта Консолидейтед «Флестер» с тем, чтобы достигнуть Чукотки со стороны Аляски. За ними отправились лётчики С. А. Леваневский и М. Т. Слепнёв, а также уполномоченный правительственной комиссии полярный исследователь Г. А. Ушаков. Самолёты перегнали в г. Ном на Аляске. Оттуда 29 марта Леваневский вылетел с Ушаковым, но над Чукоткой попал в крайне тяжёлые метеорологические условия; во время аварийной посадки его самолёт получил значительные повреждения и в дальнейших спасательных работах участия принять не смог. Стартовавший через несколько дней Слепнёв перелетел в Ванкарем, а 7 апреля совершил посадку в лагере, повредив при этом самолёт о ледяную глыбу. В тот же день в лагерь прилетели Н. П. Каманин (командир лётного спасательного отряда, выделенного Особой Дальневосточной армией) и В. С. Молоков (входил в группу гражданских лётчиков) на самолётах Р?5 и вывезли 5 человек, а Слепнёв после трёхдневного ремонта самолёта вернулся на базу, также взяв 5 человек. На льдину он больше не летал, а переправил вывезенного Молоковым больного Шмидта в Ном (этим же рейсом на родину возвратились механики самолётов «Флестер»).
Самолёты Р?5 группы Каманина, доставленные по железной дороге, были 2 марта отправлены вместе с экипажами из Владивостока на Чукотку пароходом «Смоленск», однако из-за сложной ледовой обстановки дошли только до мыса Олюторского на Камчатке. 21 марта с побережья залива Олюторский вылетели 5 самолётов Р?5, однако Ванкарема 7 апреля достигли только самолёты Каманина и Молокова. В период 7—13 апреля они выполнили по 9 рейсов между базой и лагерем и вывезли соответственно 34 и 39 человек. Для увеличения загрузки самолёта под крылом Р?5 прикрепляли по 2 фанерных футляра для грузовых парашютов, в которых лёжа мог размещаться человек. Молоков, летавший без штурмана, брал в двухместный самолёт до 6 пассажиров.
3 самолёта были доставлены по железной дороге в Хабаровск. Группа вылетела оттуда 17 марта. Сложный путь протяжённостью свыше 5000 км преодолели М. В. Водопьянов на П?5 (гражданский вариант самолёта Р?5) и И. В. Доронин на ПС?3 и 12 апреля подключились к спасательным работам. Водопьянов 12—13 апреля сделал 3 рейса и вывез 10 человек, а Доронин из-за поломки шасси при взлёте 12 апреля с лагерного аэродрома вынужден был ограничиться загрузкой 2 пассажиров.
13 апреля Водопьянов, Каманин и Молоков выполнили, заключительный вылет в лагерь и доставили на Большую землю последних 6 человек из 104 высадившихся на льдину (2 апреля на снятом с «Челюскина» небольшом самолете-амфибии Ш?2 в Ванкарем перелетел лётчик М. С. Бабушкин со своим механиком).
16 апреля было учреждено звание Героя Советского Союза, и первыми этого звания 20 апреля были удостоены лётчики Ляпидевский, Леваневский, Молоков, Каманин, Слепнёв, Водопьянов, Доронин. Члены экипажей самолётов были награждены орденами Ленина, а челюскинцы орденами Красной Звезды. Челюскинцы и авиаторы были доставлены из бухты Провидения во Владивосток пароходом «Смоленск», а далее специальным железнодорожным экспрессом в Москву. Их восторженно приветствовали на всех остановках в пути следования, а 19 июня состоялась торжественная встреча в Москве, Ч. э. по масштабам спасательных работ заняла особое место в истории покорения Арктики и явилась одной из ярких страниц в истории советской авиации.

Арктическая воздушная экспедиция 1937. 13 февраля 1936 Политбюро ЦК ВКП(б) приняло решение об организации в Арктике дрейфующей научной станции, предназначенной для проведения океанографических, метеорологических и геофизических исследований в интересах народно-хозяйственного освоения Крайнего Севера (в том числе судоходства по Северному морскому пути), обеспечения планировавшихся трансарктических перелётов советских самолётов и т. п. После рассмотрения различных способов доставки на Северный полюс полярников и грузов был принят вариант транспортировки их самолётами с посадкой на лёд. Начальником первой советской высокоширотной экспедиции «Север-1» был назначен академик О. Ю. Шмидт, его заместитель — М. И. Шевелёв (начальник Управления полярной авиации Главсевморпути). Начальником полярной станции «Северный полюс-1» был утверждён И. Д. Папанин; в персонал станции были также включены гидролог и гидробиолог П. П. Ширшов, геофизик и астроном Е. К. Фёдоров, радист Э. Т. Кренкель. В качестве транспортного самолётов выбрали АНТ-6 А. Н. Туполева (см. Ту), отвечавшие необходимым требованиям по грузоподъёмности и дальности полёта. 4 таких самолёта, названных «Авиаарктика», были доработаны применительно к арктическим условиям (кабины экипажа сделали закрытыми, улучшили герметизацию самолёта и т. д.). Самолёты оснастили усовершенствованным радиосвязным оборудованием; кроме того, ввиду ненадёжной работы магнитных компасов в высоких широтах (из-за близости Северного магнитного полюса) дополнительно установили астрономические навигационные средства и только ещё начавшие находить применение радиокомпасы. Командиром лётного отряда и флагманского АНТ-6 (бортовой № Н-170) был назначен М. В. Водопьянов. Командиры других машин: В. С. Молоков (Н-171), А. Д. Алексеев (Н-172). И. П. Мазурук (Н-169). Для разведки погоды и ледовой обстановки в отряд включили также двухдвигательный самолёт АНТ-7 (H-166, командир П. Г. Головин). Исходная база для броска на полюс была организована на о. Рудольфа (архипелаг Земля Франца-Иосифа), расположенном у 82{{°}} с.ш. (в 900 км от Северного полюса). Туда заблаговременно по морю доставили запасы горючего и прдовольствия, был установлен радиомаяк и подготовлен аэродром. Перебазирование отряда самолётов из Москвы на о. Рудольфа ввиду неблагоприятных погодных условий и весенней распутицы на промежуточных аэродромах заняло около месяца (с 22 марта по 19 апреля 1937). Летели с посадками в Холмогорах (здесь на самолетах колёсное шасси заменили лыжами), Нарьян-Маре и на полярной станции Маточкин Шар. На о. Рудольфа снова продолжалось вынужденное ожидание лётной погоды. 5 мая во время очередного разведывательного полёта Головин со своим экипажем АНТ-7 (штурман А. С. Волков, радист Н. Н. Стромилов, механики Н. Л. Кекушев и В. Д. Терентиев) пролетел над полюсом и вернулся на базу (это был первый полёт советского самолёта над Северным полюсом). Флагманский корабль стартовал 21 мая и в 11 ч 35 мин совершил посадку в районе Северного полюса. Первыми советскими людьми, вступившими на полюс, были командир корабля Водопьянов, флаг-штурман экспедиции И. Т. Спирин, второй пилот М. С. Бабушкин, старший механик Ф. И. Бассейн, механики П. П. Петенин и К. И. Морозов, бортрадист С. А. Иванов, Шмидт, Папанин, Фёдоров, Ширшов, Кренкель и кинооператор М. Я. Трояновский. Остальные АНТ-6 вылетели на исходе 25 мая, но собраться в группу не смогли и пробивались к полюсу поодиночке. Молоков вышел на лагерь и произвёл там посадку 26 мая утром. Алексеев сел недалеко от полюса и от лагеря и перелетел туда 27 мая. В более сложном положении оказался Мазурук, который посадил самолёт на площадку, потребовавшую значительной расчистки для взлёта. Кроме того, неполадки в радиоаппаратуре не позволили ему быстро установить связь с лагерем и другими полярными станциями. Он прилетел в лагерь 5 июня. 6 июня состоялось торжественное открытие станции «Северный полюс-1», в тот же день самолёты, доставившие на полюс зимовщиков и 10 т грузов, отправились в обратный путь по маршруту Северный полюс — о. Рудольфа (там остался самолёт Мазурука для оказания при необходимости помощи папанинцам) — Амдерма — Архангельск — Москва. 25 июня участников воздушной экспедиции торжественно встречали на центральном аэродроме столицы. 27 июня Папанину, Шмидту, Шевелёву, Спирину, Алексееву, Мазуруку, Головину, Бабушкину было присвоено звание Героя Советского Союза; Водопьянов и Молоков, удостоенные этого звания в 1934 за спасение челюскинцев (см. Челюскинская эпопея), были награждены вторым орденом Ленина. Орденом Ленина были награждены также Кренкель, Фёдоров, Ширшов. Государственные награды получили и другие участники экспедиции. Полярная станция «Северный полюс-1» выполнила поставленные задачи, в том числе участвовала в метеорологическом обеспечении перелётов экипажей В. П. Чкалова и М. М. Громова через Северный полюс в Америку, а также последнего полёта экипажа С. А. Леваневского и экипажей, участвовавших в поисках его самолёта. Папанинцев сняли с льдины моряки ледокольных пароходов «Таймыр» и «Мурман» 19 февраля 1938 у берегов Гренландии (за 274 суток дрейфа льдина прошла свыше 2500 км).