Как только закончилась Великая Отечественная война, советские исследования Центральной Арктики развернулись в самом широком масштабе. Последовательно проводилась новая система работ: в заранее определенных пунктах на лед со специально приспособленных самолетов, пилотируемых И. Черевичным и И. Котовым, весной, на сравнительно короткое время — от нескольких часов до двух-трех суток — высаживались небольшие группы исследователей разных специальностей. В 1948–1949 гг. 20 таких «прыгающих отрядов», руководимых М.М. Сомовым, выполнили несколько сот определений глубин в ряде участков Центральной Арктики, ранее никем не посещавшихся. Промеры, произведенные гидрологами Яковом Яковлевичем Гаккелем (конец апреля 1948 г.) и А.Ф. Трешниковым (тот же период следующего года) дали неожиданные результаты — 1290 и 1005 м. Основываясь на этом открытии, Я. Гаккель предсказал существование подводной горной системы, позднее названной хребтом Ломоносова, и показал ее на карте от Новосибирских о-вов до о. Элсмир. Весной того же 1949 г. группой магнитолога Михаила Емельяновича Острекина на меридиане о. Врангеля обнаружена глубина 1234 м — первое указание на существование еще одного поднятия, впоследствии получившего имя Д.И. Менделеева.

Материалы, собранные «прыгающими отрядами» за относительно небольшой период времени, позволили убрать с карт Арктики многочисленные мифические «земли» и положили начало коренному изменению представлений о рельефе дна Северного Ледовитого океана. Впрочем, уже тогда стало ясно, что сезонные — весенние — наблюдения недостаточны как для углубленного изучения Центральной Арктики, так и для практических целей — полного освоения Северного морского пути и прогнозов погоды. Поэтому в 1950 г. возобновились долгосрочные исследования на дрейфующих научных станциях по образцу «СП-1», но с увеличением количества научных работников различных специальностей и с применением каждый раз все более совершенной аппаратуры и лучшего технического оснащения. В первую очередь обследованию подвергся один из наименее изученных районов Центральной Арктики, расположенный к северу от Чукотского моря.

Весной 1950 г. под начальством М.М. Сомова была организована «СП-2». Для нее заранее выбрали большое ледяное поле примерно в 600 км к северо-востоку от о. Врангеля площадью около 30 км² и толщиной около 3 м. 31 марта, когда туда на самолете доставили первую группу, станция находилась на 76°10' с. ш., 166°36' з. д. Все работники по два-три человека разместились в усовершенствованных каркасных палатках, освещавшихся электричеством и радиофицированных (хотя и не очень спасавших от холода); для лаборатории и сложных приборов имелись отдельные полярные юрты, большая служила кают-компанией. Летом появилось много забот: передвигаться по ледяному полю, покрытому толстым слоем тающего снега, было очень тяжело; часто вода проникала в жилища и вынуждала переносить их с места на место. Постоянно приходилось спускать со льда талую воду, а для этого прорубать каналы или бурить скважины.

Осенью эти неприятности сменились обычными для зимовщиков трудностями, связанными с морозами,, метелями и мраком полярной ночи. Положение их стало опасным в начале февраля 1951 г., когда из-за многочисленных подвижек льдов, сопровождавшихся сильным сжатием и образованием огромных торосов, ледяное поле раскололось. При этом две трещины прошли прямо под рабочими помещениями, часть их разрушилась, а оборудование погибло; временно прервалась связь с Большой землей.

Через несколько дней на лагерь один за другим с громким треском начали надвигаться торосы, и льдина снова раскололась, на этот раз на мелкие осколки площадью в несколько сот квадратных метров каждый. Спасаясь от гибели, зимовщики в поисках прочного поля расходились в метель и мрак в разные стороны, ежечасно рискуя жизнью, пока не нашли сравнительно надежную льдину в i км от лагеря. При переброске палаток, оборудования и прочих грузов на новое место незаменимую помощь оказал легковой колесный вездеход, предусмотрительно доставленный осенью на самолете.

11 апреля, когда станция находилась на 81°44' с. ш., 163°48' з. д., ее эвакуировали. За 376 дней дрейфа она прошла, описывая зигзаги и петли, около 2600 км, но по прямой линии только 635 км.

Коллектив «СП-2» производил научные исследования при всякой погоде и в любой ледовой обстановке. Радиосвязь с Большой землей более ни разу не прерывалась; в частности, регулярно посылались сводки метеорологических наблюдений. Очень ценные результаты дали многочисленные (около 260) промеры глубин в районе дрейфа: выяснилось, что к северу от Чукотского моря, приблизительно между меридианами 160–170° з. д., материковая отмель, имеющая вид подводного полуострова (Чукотское поднятие), простирается на несколько градусов севернее, чем ранее показывалось на картах; установлен факт проникновения атлантических и тихоокеанских вод в европейско-азиатскую часть Северного Ледовитого океана (Евразийский суббассейн).

Покинутая льдина продолжала «служить» науке по крайней мере еще три года: на ней остались палатки и некоторые опознавательные знаки, за ней наблюдали советские летчики, она двигалась по часовой стрелке к северу от морей Чукотского и Бофорта и, описав огромную (с радиусом около 1000 км) неправильную окружность, в апреле 1954 г. оказалась недалеко от пункта, где находилась в момент организации «СП-2». Таким образом удалось доказать существование антициклопическои циркуляции льдов и водных масс в Центральной Арктике.

В 1954 г. на заранее выбранные два ледяных поля с самолетов со всем оборудованием высадились сотрудники сразу двух дрейфующих станций «СП-3» и «СП-4», которые должны были эвакуироваться лишь в случае их выноса из Арктического бассейна. В распоряжении каждого из коллективов имелись вездеход, трактор с бульдозером и вертолет. С зимовщиками поддерживалась регулярная живая связь: ежемесячно их посещали самолеты, доставлявшие свежие продукты, дополнительное оборудование, снаряжение и почту. Жилые и рабочие помещения размещались в разборных утепленных передвижных домиках на полозьях; они отапливались газом или углем, освещались электричеством.

Станция «Северный полюс-3» под начальством А. Трешникова высажена 9 апреля 1954 г. на ледяное поле площадью около 5 км² на 86° с. ш., 175°45' з. д. Делая зигзаги, льдина медленно, но в общем устойчиво продвигалась на север и 25 августа находилась всего лишь в 30 км от полюса. В конце августа, пребывая еще близ полюса, станция пересекла подводный хребет Ломоносова. «Еще задолго до этого момента частыми промерами были обнаружены резкие колебания глубин… При пересечении самого хребта на расстоянии лишь 8 км отмечены колебания… на 1,5–2 тыс. м. Наименьшая глубина, измеренная нами на вершине хребта, оказалась немногим более 1 тыс. м. Систематические промеры… показали, что рельеф дна в районе простирания хребта представляет собой подводную «горную страну» с отрогами и отдельными возвышенностями с весьма крутыми склонами» (А. Трешников).

До конца ноября «СП-3» дрейфовала около полюса, описывая сложные петли, и не раз при этом снова пересекала хребет Ломоносова. Лед близ станции начал ломаться, и 24 ноября трещина, расколовшая ледяное поле, разделила лагерь на два неравных участка, которые стали расходиться. Льдина с основной частью лагеря имела площадь около 16 га. Работникам, оказавшимся на другой, большей льдине, на вертолете были доставлены припасы и нужные вещи и с ними установлена телефонная связь. В начале декабря при 40-градусном морозе под лагерем прошла вторая трещина, быстро расширившаяся; жилые помещения с помощью трактора пришлось перевезти на другое место, казалось, более надежное, той же льдины. Но она продолжала распадаться и через три недели уменьшилась примерно до 5 га. К счастью, края старой трещины в это время сошлись. Прорубив ворота в гряде образовавшихся торосов, зимовщики за трое суток перебросили весь лагерь на большую часть старого ледяного поля.

В середине марта 1954 г. трещина снова разделила лагерь на два «осколка», но коллектив, привыкший к таким неожиданностям, успешно справился с очередным Ч.П. В течение многих недель, находясь менее чем в 300 км от Гренландии, льдина, становившаяся все менее надежной, почти не меняла своего положения. К югу от нее в апреле образовались обширные пространства чистой воды.

В связи с этим 20 апреля 1955 г., когда «СП-3» достигла 86° с. ш., 31°42' з. д., пройдя за 376 дней 2200 км (по прямой — 830 км), ее эвакуировали.

Станция «СП-4» под начальством Е.И. Толстикова высажена 8 апреля 1954 г. на 75°48' с. гл., 175°25' з. д. на многолетнее ледяное поле площадью около 4 км² и толщиной около 2,5 м, с отдельными буграми, достигающими 18 м высоты. Гряды торосов по середине и краям льдины указывали, что она подвергалась сильному сжатию окружающего льда. Лагерь располагался на самом высоком участке ледяного поля, а жилые и рабочие помещения на буграх. И выбор поля, и размещение лагеря оказались удачными. Разумеется, и это поле неоднократно разламывалось и к концу дрейфа -уменьшилось почти в 10 раз. Однако лагерю никогда не грозила опасность, а летом под строениями на буграх не было талой воды, причинявшей много неприятностей работникам других станций.

Летом полярники находились в районе океана, где льда на поверхности воды оставалось лишь 20–30%. Часто льдину окружала чистая вода, простиравшаяся до горизонта. «Во время штормов брызги от волн долетали до лагеря. Края льдины постепенно обламывались» (Е. Толстиков).

Коллектив «СП-4» работал также в широкой полосе по обе стороны от линии дрейфа, на других льдинах, иногда до 100 км от базы. Доставлялись сотрудники туда на вертолете, а связь с ними поддерживалась по радио. За год станция прошла боле 2600 км, а по прямой линии — только 530 км. Важнейшим ее океанографическим достижением было исследование подводного полуострова материковой отмели. 20 апреля 1955 г., когда льдина находилась на 80°53' с. ш., 175°50' з. д., весь коллектив «СП-4» сменили. А 18 апреля 1956 г. на той же льдине приступила к работе третья смена зимовщиков под руководством географа А. Дралкина. В неспокойных условиях, особенно в самом начале дрейфа, коллектив провел изучение наименее исследованного сектора океана, ограниченного 86°33' с. ш. и меридианами 0–85° в. д. Ровно через год станция завершила дрейф, пройдя за три года больше 7000 км. За этот срок тремя группами выполнено более 1400 измерений глубин, что позволило коренным образом изменить карту рельефа дна Северного Ледовитого океана.

Большой успех выпал на долю высокоширотной воздушной экспедиции 1957 г., преемницы «прыгающих отрядов». Среди глубин более 4 км ее участники выявили отметки менее 3 км, в том числе 1027 м, и обнаружили несколько конусовидных вершин. Открытие продолжила третья смена зимовщиков дрейфующей станции «СП-6»: в середине февраля 1959 г. они засекли отдельные поднятия, над большим из которых толща океана составила лишь 728 м. Опираясь на эти данные, Я. Гаккель пришел к важному выводу: в Арктическом бассейне западнее хребта Ломоносова проходит крупное подводное сооружение вулканического происхождения (впоследствии названное в его честь).

В итоге многолетнего изучения Северного Ледовитого океана советские полярники установили, что его дно расчленено тремя подводными горными цепями — Ломоносова, Менделеева и Гаккеля. Хребет Ломоносова, имеющий много отрогов, протягивается примерно на 1800 км от Новосибирских о-вов через Северный полюс к о. Элсмир; в Арктическом бассейне глубина над ним 954–1650 м, над дном океана он возвышается на 3,3–3,7 км, а ряд острых вершин — до 4 км. Хребет Менделеева, отделенный котловиной Подводников от хребта Ломоносова, простирается от его центральной части примерно по 180° к материковому склону Чукотки; средняя высота над дном около 1 км. Подводный хребет Гаккеля (длина почти 2000 км, средняя высота около 1,5 км) располагается западнее цепи Ломоносова и отделен от нее котловиной Амундсена, самой глубоководной акваторией Ледовитого океана. Далее к юго-западу обнаружена котловина Нансена, характеризующаяся преобладанием глубин более 4 км (максимум — 5449 м).

Значительный вклад в исследование Северного Ледовитого океана внесли также коллективы американских дрейфующих станций «Т-3», «Чарли» и «Альфа». В конце 50-х гг. они выявили три крупные подводные возвышения, включая поднятие Бофорта близ материкового побережья Канады, с глубинами над ним от 1 до 2,5 км, поднятие Альфа севернее о. Элсмир, с глубинами не более 1,4 км, поднятие Моррис-Джесеп — выступ Северо-Гренландского шельфа. Американские полярники открыли также несколько понижений дна, в том числе Ущелье Чарли, отделяющее хребты Ломоносова и Менделеева, и ущелье Арлис — между Чукотским поднятием и цепью Менделеева.

По материалам, собранным советскими и американскими исследователями, оконтурены три котловины — Канадская, крупнейшая в Арктическом бассейне, с глубинами до 3810 м, Макарова, расположенная в приполюсном районе (до 3940 м), и Подводников, заключенная между хребтами Менделеева и Ломоносова.