Первые упоминания о ледовитом океане датируются IV в.до нашей эры. Поморы совершали плавания вдоль берегов.
Голландец В. Баренц в XVI веке три раза совершал арктические экспедиции. От реки Колымы до самой восточной окраины исследовал Семён Дежнёв со своей командой в 1641-1647 годах. Он же открыл пролив между Евразией и Америкой, получивший впоследствии название Берингова. В. Беринг его повторно открыл в 1728 году.
С 1733 по 1743 год организуется Великая Северная экспедиция. В это время сделано много открытий, имена мореплавателей остались на карте. Челюскин открыл самый северный мыс, названный впоследствии его именем.
На корабле «Вега» в 1876-1880 годах северным путём прошёл Норденшельд, шведский исследователь.
Регулярное плавание по Северному морскому пути началось с 1920 года.
Покорить северный полюс стремились норвежские, американские и другие исследователи. Мешали льды проникнуть в кратчайшие сроки на территорию полюса. Есть данные о том, что его достигла британская экспедиция под руководством Герберта в 1969 году. В 1977 году советский атомоход с названием «Арктика» достиг северного полюса.
В 1937-1938 году на дрейфующей льдине работала экспедиция возглавляемая Папаниным. 9 месяцев шли гидрологические и метеорологические исследования, проводилось определение глубин. Позднее такие экспедиции организовывались и другими странами.
В 1930 году проводилось исследование течений при поддержке правительства Канады. В 2007 году на Северном полюсе произошло погружение на дно океана 2 глубоководных аппаратов. Работы проводились в рамках Российской экспедиции.
В 2009 году работала совместная американская и канадская экспедиции, которая исследовала океанское дно на протяжении 200 км.
В настоящее время в России создан Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, который и занимается изучением Арктики.