В 1732 году по указу императрицы Анны Иоанновны в составе Великой Северной экспедиции создан Академический отряд, который возглавили профессора Академического университета (ныне СПбГУ). Главной целью отряда было исследование и подробное описание малоизученных городов Сибири. Помогали ученым и студенты, среди которых был Степан Петрович Крашенинников, будущий ректор Академического университета.
В 1898 году приват-доцент Санкт-Петербургского университета гидробиолог Николай Михайлович Книпович вместе с немецким гидрографом и биологом Леонидом Львовичем Брейтфусом в городе Александровске-на-Муроме (ныне город Полярный) создал Мурманскую промысловую экспедицию. В ее распоряжение было передано судно «Андрей Первозванный», которое стало первым российским научно-исследовательским судном в Арктике. В период с 1898 по 1908 годы эта экспедиция собрала обширный материал по гидробиологии, океанографии и гидрографии по всей акватории Баренцева моря. Это позволило создать первые отечественные карты батиметрии и течений Баренцева моря.
В 1905 году из Туруханска стартовала экспедиция под руководством выпускника Санкт-Петербургского университета Иннокентия Павловича Толмачева, в ходе которой ученые не только провели подробную топографическую съемку малоизученного региона северной Сибири и береговой черты Сибирского моря, но также открыли Анабарский кристаллический массив. Это существенно повлияло на общее представление о геологической истории строения Азиатского материка.
В 1912 году Владимир Юльевич Визе, выпускник Петербургского университета и будущий профессор ЛГУ, был зачислен на должность геолога и метеоролога в арктическую экспедицию под руководством лейтенанта Георгия Седова на судне «Святой мученик Фока». Во время вынужденной зимовки судна у западного побережья Новой Земли Визе возглавил санный поход через ледник к побережью Карского моря и благополучно вернулся на судно. В 1945 году Владимир Визе создал в Ленинградском государственном университете кафедру океанологии, среди выпускников которой — целая плеяда знаменитых полярников.
С 1931 по 1935 годы состоялась Тихоокеанская экспедиция, организованная профессором Петроградского университета Константином Михайловичем Дерюгиным, во время которой на шести судах впервые была выполнена одновременная океанографическая съемка в Беринговом, Охотском, Чукотском и Японском морях.
21 мая 1937 года — начало работы первой дрейфующей станции на льду «Северный полюс-1», в состав которой вошел выпускник ЛГУ, метеоролог-геофизик, астроном Евгений Константинович Федоров. Именно он в течение почти годового дрейфа осуществлял регулярные метеорологические наблюдения, приборы для которых подготовила еще одна выпускница Петроградского университета Берта Петровна Кароль, в будущем доцент кафедры метеорологии и климатологии географического факультета ЛГУ.
В 1957 году состоялся легендарный санно-гусеничный поход вглубь Антарктиды, который возглавил выпускник ЛГУ, в будущем заведующий кафедрой океанологии Университета Александр Федорович Трёшников. Впоследствии благодаря этому походу была организована уникальная внутриконтинентальная станция «Восток».
В 1995 году в районе российской антарктической станции «Восток» было открыто крупнейшее подледное озеро, названное в честь станции. Это событие считается последним великим географическим открытием. Лед озера Восток, который позволит лучше узнать климат Земли в прошлом, с момента его открытия и до настоящего времени изучает международная группа ученых, в том числе доцент СПбГУ гляциолог Алексей Анатольевич Екайкин.
В 2016 году в Санкт-Петербургском государственном университете состоялся первый в истории Конгресс университета Арктики (UArctic), который собрал более 500 ученых со всего мира.
В 2019 году стартовали метеорологические исследования в рамках первого этапа масштабной комплексной экспедиции «Трансарктика-2019», организованной Росгидрометом совместно с Арктическим и Антарктическим научно-исследовательским институтом, на дрейфующей станции «Северный полюс», которые возглавил выпускник СПбГУ Василий Юрьевич Кустов. Руководителем геологического отряда стал доцент Университета Алексей Алексеевич Крылов. Главной целью дрейфа стала отработка новых методик организации исследовательского лагеря на льду в условиях резкого ухудшения ледовых условий высокоширотной Арктики.