Весной 1901 г. Амундсен опробовал «Йоа» в охоте на тюленей между Шпицбергеном и Гренландией, проведя ряд океанографических наблюдений по программе, составленной Нансеном. Была сделана необходимая «доводка» судна.

Амундсен взял на «Йоа» запас продуктов, топлива, одежды и снаряжения на пять лет, были погружены на борт судна сборный домик на случай зимовки и материал для строительства магнитного павильона, ведь, помимо открытия Северо-Западного прохода, Амундсен планировал установить местонахождение Северного магнитного полюса, находящегося, предположительно, на северной оконечности материка, на полуострове Бутия.

Первая встреча со льдами произошла у западного побережья Гренландии, в заливе Мелвилла, два месяца заняла борьба с ними и пересечение моря Баффина. А затем яхта вошла в неисследованный, никем еще пройденный пролив Ланкастер. Это был очень трудный путь – приходилось буквально лавировать с ювелирной точностью среди многочисленных островков, скал и мелей.

Ланкастерский пролив вывел к проливу Симпсона, по которому, обойдя с юга острова Виктория, можно было бы продолжить путь, но Амундсен, найдя удобную бухту для стоянки судна, решил не рисковать и остановился на зимовку уже в начале сентября. К тому же он собирался провести магнитные наблюдения на полуострове Бутия, который был недалеко.

Зимовка в бухте на западном берегу острова Кинг-Уильям, которая стала называться Бухтой Йоа, прошла исключительно спокойно и результативно. Судно, вмерзшее в трехметровый монолит льда, постоянно посещали эскимосы, устроившие вокруг него своеобразный городок из эскимосских иглу, сложенных из снежных кирпичей. Общение с эскимосами всю зиму было очень тесным и взаимополезным. В обмен на железные изделия норвежцы получали выделанные шкуры оленей, у эскимосов Амундсен научился строить иглу, нагружать нарты, переправлять их через трещины во льду.

Зима прошла быстро, но наступившее лето принесло разочарование: лед в бухте так и не вскрылся, а это означало вторую зимовку на том же месте. Но и она прошла благополучно: не было и намека на цингу, сопутствовавшую большинству полярных экспедиций. Помогло, конечно, обилие диких оленей вокруг, охота на которых обеспечивала свежей пищей. Вся экспедиция усиленно работала всю зиму. Кроме постоянных метеорологических, гидрологических и магнитных наблюдений, совершались дальние поездки на собачьих упряжках по острову Виктория и проливам. На карту было отмечено около сотни небольших островов, но главное – точно установлена точка Северного магнитного полюса.

Лето 1905 г. освободило «Йоа» из ледового плена. 13 августа снялись с якоря, и можно было двигаться дальше. Но снова на пути – острова, мели, подводные рифы, между которыми только благодаря своим малым размерам яхта могла лавировать. Постоянно нужно было измерять глубину, и перед судном шла специальная шлюпка, с которой делались промеры, и иногда под килем оказывалось не более двух сантиметров воды. Амундсен сравнил пролив Симпсона со «вспаханным полем» – так осторожно нужно было по нему двигаться.

Но вот через две недели на горизонте показалось китобойное судно. «Виднеется судно!» – раздался крик. Это была американская шхуна «Чарльз Ханссон», пришедшая из другого океана, из Тихого. И это был знак того, что Северо-Западный проход, к которому люди стремились четыре столетия, пройден.

Цель была достигнута, но тут новое испытание – яхту зажало льдами. Дальнейший путь стал невозможен. Третья зимовка стала неизбежной.

Лишь летом 1906 г. «Йоа» вошла в Берингов пролив в прибыла в Сан-Франциско, где была встречена с триумфом.