„Jeder Tag haben wir nun versucht, zu unserem Lager, elf Meilen entfernt, aufzubrechen, aber vor dem Zelt herrscht immer noch ein Wirbelsturm. Ich glaube nicht, daß wir noch irgendetwas erhoffen können. Wir werden durchhalten bis zum Schluß, aber wir werden natürlich schwächer… Es ist schade, aber ich glaube, ich kann nicht mehr weiterschreiben. In Gottes Namen, seht nach unseren Leuten.“

29. März 1912 Robert Scotts letzter Tagebucheintrag

Nachdem Byrd erfolgreich den Nordpol überflogen hatte und in die USA zurückkehrte, befaßte er sich sogleich mit der Planung einer Expedition zum Südpol. Bei der Eroberung der Antarktis konnte man sicher auch auf die zuvor erbrachten Erkenntnisse aus der Erforschung der Arktis bauen und schließlich wurde es auch von Männern in Angriff genommen die die arktischen Regionen auch kannten: Byrd, Eielson und Wilkins. Sir Hubert Wilkins plante, mit der finanzieller Unterstützung des Verlegers Hearst, eine Expedition die an erster Stelle wissenschaftlichen Zwecken diente und eine geographische bzw. kartographische Erfassung des Gebietes zwischen Deception Island und dem Rossmeer mit einschloß. Wilkins entschloß sich hierbei für zwei Lockheed Vega Flugzeuge und Eielson sollte ihm als Pilot dienen.

Die Vegas wurden hierzu eigens mit wärmedämmenden Material für die Kabinenwände versehen und sollten entweder Kufen oder Schwimmer verwenden. Per Schiff wurden die Flugzeuge nach Deception Island gebracht, wo das Basislager errichtet werden sollte. Ein zweiter Stützpunkt, von Tasmanien aus versorgt, wurde bereits an der Bay of Whales eingerichtet. Am 19. Dezember 1928 startete Wilkins und Eielson von Deception Island aus zu einem Aufklärungsflug von 2000 km Länge in Richtung Graham Land südlich von Feuerland. Am 10. Januar 1929 wurde ein Gebiet von 800 km rund um Deception Island erkundet. Leider konnten sie aber keine geeigneten Platz für eine Dauereinrichtung finden, den sie für den Flug zum Südpol brauchten, und so flogen sie wieder in die USA zurück. Byrd erreichte am 24. Dezember 1928 den Rand des Ross-Schelfeises und konnte dort bereits fünf Tage später sein Basislager Little America einrichten, unweit von Amundsons früherem Lager bei Franheim. Seine Expedition bestand aus zwei Schiffen, 60 Männern und vier Flugzeugen (ein kleine GAC mit 110 PS, eine Fairchild und Fokker mit je 425 PS sowie eine Ford Tri-Motor mit 1000 PS).

Am 28. Januar 1929 flogen Byrd, Balchen (er hatte auch schon bei der Nordpol Expedition mitgemacht) sowie der Funker Harold June mit der Fairchild einen fünfstündigen Erkundungsflug um den Mount Nunataks und Mount Alexandra (beide wurden von Scott entdeckt) zu erforschen. Am 19. und 20. Februar starteten die Fairchild und Fokker zum Rockefeller Range um Luftbilder zu machen und das Gebiet (wurde auf den Namen Mary Byrd Land getauft) östlich der Bay of Whales zu erforschen. Bei der Erkundung des Rockefeller Range am 16. März gerieten der Geologe Larry Gould, Balchen und der Funker Hansen in einen starken Sturm und mußten 200 km entfernt vom Hauptlager notlanden. Am 18. März wurden sie von Byrd und June entdeckt und am 22. März trafen sie wieder in Little America ein. Während der folgenden Monate waren die Expeditionsmitglieder durch den antarktischen Winter im Lager eingeschlossen und befaßten sich daher mit der Entwicklung der Aufnahmen oder der Planung des Fluges zum Pol. Am 17. Oktober konnten dann die Schlitten, die Kraftstoff und Vorräte zu einem rund 700 km südlich von Little America entfernten Tanklager brachten, aufbrechen und Byrd, Dean Smith, Harold June und Ashley Mc Kinley das Tanklager für den Rückflug vom Pol einrichten. Die Ford Tri-Motor benötigte dieses Lager für den Rückflug, weil sie nicht genügend Traglast aufwies, um die vier Männer einschließlich Proviant und Treibstoff für den Hin- und Rückflug zu transportieren.

Am 07. November waren die Flugzeuge endlich aus ihrem Schneegefängnis befreit und so konnte Byrd am 28. November 1929 um Uhr 15:29 mit der Ford Tri-Motor „Floyd Bennett“ in Richtung Südpol aufbrechen. Die Startmasse betrug 6.800 kg, und die Besatzung bestand aus Byrd (Navigator), Balchen (Pilot), June (Funker) und Mc Kinley (Beobachter/Fotograf). Nach dem Abwurf von Material für einen vorgeschobenen Vermessungstrupp, erreichten sie das Queen-Maud-Gebirge. Hier mußten sie aber mit Erschrecken feststellen, daß sie zu schwer waren um das Gebirge zu überfliegen. Eine schwere Entscheidung wurde getroffen und sie warfen drei Säcke mit Vorräten (Proviant für drei Monate) ab um ein Bergjoch von 4500 Meter Höhe überfliegen und den Flug über das Hochplateau von 3000 Meter Höhe weiterfliegen zu können. Bryd erreichte den Südpol nach nicht einmal 10 Stunden und umflog diesen in einem weiten Kreis, wurf die amerikanische Flagge ab, und machte sich auf den Rückflug. Nach dem kurzen Auftanken im Tanklager erreichte das Flugzeug Little America nach 18 Stunden und 41 Minuten Abwesenheit (Gesamtstrecke 2.500 km) um 10:10 Uhr am 29. November 1929. Während der ganzen Expedition standen die mobilen und stationären Einheiten im ständigen Funkkontakt und selbst zur Außenwelt stand das Basislager in Funkkontakt. Obwohl bei dieser Expedition keine Menschenleben ums Leben kam, verloren während dieser Zeit zwei nicht beteiligen Personen in der Antarktis ihr Leben. Fast zum gleichen Zeitpunkt als Byrd den Südpol erreichte, kam Ben Eielson, der zuvor Wilkins flog, und sein Mechaniker Eark Borland ums Leben. Sie wollten am 09. November 1929 einem an der sibirischen Küste, südlich der Wrangel-Insel, im Eis eingeschlossen Schiff zu Hilfe eilen und starten zu einem Rettungsflug von Teller in Alaska aus. Erst Im Januar 1930 entdeckte ein sowjetischer Rettungstrupp das verunglückte Flugzeug und seine halb von Schnee zugewehten Insassen.