«Угрюмый и безжизненный остров Домашний, где была организована новая полярная станция, был всего лишь гребень известняковой складки, выступающей из моря. Он поднимался узенькой, взгорбленной полоской и напоминал высунувшуюся из воды спину кита. Впервые вступив на его обледеневшую, скользкую поверхность, мы невольно шли осторожной походкой, будто под ногами и в самом деле лежал кит, готовый каждую минуту погрузиться в холодную пучину» (Г. Ушаков).

Для станции были оставлены 43 собаки с санными упряжками и трехгодичный запас продовольствия для людей и животных. В начале октября, после первой рекогносцировки, выяснилось, что о. Домашний находится приблизительно в 20 км от Северной Земли. 5 октября 1930 г. Г. Ушаков водрузил советский флаг на ее западном берегу, у высокого мыса Серп и Молот. Засняв в октябре 145 км западного побережья, зимовщики приступили к подготовке исследования Северной Земли, которая считалась единым массивом суши или, возможно, двойным островом. Для выяснения этого вопроса они совершили туда ряд санных поездок и устроили несколько продовольственных складов.

В мае 1931 г. Ушаков и Урванцев открыли забитый многолетним торосистым льдом пролив Красной Армии, отделяющий северную часть исследуемой земли с гладкой куполовидной поверхностью — о. Комсомолец — от ее центральной части. Полярники прошли с запада на восток и положили на карту весь пролив, а также засняли участок побережья к юго-востоку от него до 80° с. ш. В итоге обнаружилось, что пролив нанесен на карту Б.А. Вилькицкого с неточностями, вполне, впрочем, понятными, так как съемки производились с судна, шедшего во льдах. Значительно более крупные ошибки первой съемки удалось выявить к северу от пролива. Фактически пришлось наново закартировать все северо-восточное побережье Северной Земли. Там, где берег поворачивает на северо-запад, ледниковый щит, покрывающий большую часть острова, отступает от моря, и исследователи шли вдоль низменного отлогого берега. При этом они с первого взгляда не всегда понимали, где находятся — на берегу или на льду. 16 мая полярники достигли белого, строгого и сурового мыса Арктического (81°15' с. ш., 95°40' в. д.) — крайней точки Северной Земли и всей Азиатской Арктики. Через три дня они двинулись дальше на юго-запад и завершили открытие берегов о. Комсомолец (9006 км²), обнаружив при этом группу небольших островов, названных именем Демьяна Бедного.

В июне 1931 г. зимовщики пересекли центральный район Северной Земли в северо-восточном направлении, двинулись вдоль берега на восток, а затем прямо на юг (по меридиану 100° в. д.), вступив в «залив», показанный на карте Вилькицкого. Но залив оказался проливом, получившим имя океанолога Ю.М. Шокальского. По этому новооткрытому проливу они снова вышли от моря Лаптевых к Карскому морю, доказав тем самым, что и центральная часть Северной Земли является отдельным островом (назван именем Октябрьской Революции). Оставалось только исследовать его западное побережье. Этот участок пути был очень трудным из-за потепления (до +5° С). «Снег отказывался держать сани, собак и даже лыжи… 25 июня вскрылись реки. Движение по берегу стало невозможным. Единственной дорогой оказалась узкая полоса прибрежных ровных льдов, залитых водой. День за днем экспедиция шла в ледяной воде, часто на протяжении десятков километров не встречая льдины, на которой можно было бы отдохнуть и согреться замерзающим собакам» (Г. Ушаков). В начале июля, когда полярники находились в 150 км от своей станции, они вынуждены были десять дней стоять на месте из-за тумана и снега с дождем. Собачьего корма оставалось очень мало; к счастью, на шестой день удалось убить двух белых медведей. Последний участок пути оказался самым тяжелым. «В течение двух суток непрерывно шел сильный дождь… На льду появились трещины… Две собаки издохли от истощения, пять вместе с передовиком лежали в санях, остальные… начали падать в воде. Корм кончился, мы отдали собакам остатки сливочного масла и шоколада, сами питались одним рисом, который приходил к концу» (Г. Ушаков). 20 июля, через 50 дней после выступления, Ушаков и Урванцев вернулись на станцию, завершив обход и съемку побережья о. Октябрьской Революции — крупнейшего в архипелаге (14 170 км²).

Весной следующего, 1932 г. (с середины апреля до конца мая) исследователи обошли кругом и засняли о. Большевик (11 312 км²), лежащий за проливом Шокальского. Фактически они заново его открыли, так как восточный и южный берега острова были показаны на карте Вилькицкого неверно; к западному же побережью архипелага он совсем не подходил. А 1–8 июня полярники обошли и закартировали о. Пионер (1550 км²), самый близкий к базе. Первые зимовщики на Северной Земле за два года изъездили на собаках не менее 5000 км (из них 2221 км приходится на маршрутную съемку), засняли почти весь архипелаг, за исключением о. Шмидта, выяснили рельеф, характер оледенения и геологическое строение Северной Земли, составили точную карту архипелага. В середине августа 1932 г. Г.А. Ушакова, Н.Н. Урванцева и их товарищей сменила группа зимовщиков, доставленная на «Русанове». Этот ледокольный пароход на пути к Северной Земле впервые посетил о. Свердруп (74°35' с.ш., 79°25' в. д.), где был водружен советский флаг. К северо-востоку от него, у 76° с. ш., 82°20' в. д., экипаж открыл о-ва Известий ЦИК'а. Затем «Русанов» впервые прошел из Карского моря в море Лаптевых проливом Шокальского, причем у западного входа в него обнаружил три острова (из группы Краснофлотских).

В конце июля 1932 г. экспедиция на «Таймыре» под начальством Алексея Модестовича Лаврова открыла в северной части Карского моря мелководье — Центральную Карскую возвышенность, а у западного входа в пролив Шокальского (независимо от «Русанова») — группу небольших Краснофлотских о-вов.