בסתיו 1901 רכש ברוס ספינת ציידי לווייתנים נורווגית בשם "הקלה", תמורת 2,620 ליש"ט. במהלך החודשים הבאים, נבנתה הספינה כולה מחדש כספינת מחקר אנטארקטית, עם שתי מעבדות, חדר חושך וציוד ייחודי יקר-ערך. שני גלילי ענק מסתובבים, שכל אחד מהם נושא כבל באורך 11,000 מ', חוברו אל הסיפון כדי לאפשר איסוף דגימות ימיות באמצעות מכמורת. עוד פריטי ציוד הותקנו בספינה לעריכת מדידות עומק, לאיסוף מי-ים ודגימות מקרקעית הים, ולתצפיות מטאורולוגיות ומגנטיות. השדרית חוזקה בקורות איתנות לעמידה בלחץ קרח הים האנטארקטי, והותקנו מנועי עזר. עבודה זו העלתה את מחיר הספינה ל-16,700 ליש"ט, הפרש שכיסתה משפחת קואוטס (Coats), שתרומתה הסתכמה בסך 30,000 ליש"ט מתוך העלות הכוללת של המשלחת בסך 36,000. הספינה, בשמה החדש "סקוטיה", הייתה מוכנה לצאת לניסויים ימיים באוגוסט 1902.
הסגל.
בסגל המדעי של המשלחת היו שישה אנשים, כולל ברוס. הזואולוג היה דייוויד וילטון, שהשתתף, כמו ברוס, במשלחת ג'קסון-הרמסוורת'. הוא רכש כישורי סקי שטח ונהיגת כלבי מזחלות שעשה במשך שנים אחדות בצפון רוסיה. רוברט רודמוז-בראון, מאוניברסיטת דנדי, ובעברו עוזר במחלקת הבוטניקה במוזיאון הבריטי, היה הבוטינקאי של המשלחת. ד"ר הארווי פירי, שעבד במשרד של משלחת צ'אלנג'ר אצל ג'ון מאריי, היה הגאולוג, הבקטריולוג וקצין הרפואה של המשלחת. רוברט מוסמן ניהל את העבודה המטאורולוגית והמגנטית, ואלאסטר רוס, סטודנט לרפואה, היה אחראי על יצירת פוחלצים.
ברוס מינה את תומאס רוברטסון לרב החובל של ה"סקוטיה". רוברטסון היה ימאי מנוסה במימי אנטארקטיקה והחוג הארקטי, שפיקד על ספינת ציידי הלווייתנים "אקטיב" במשלחת דנדי. יתר 25 הקצינים והמלחים, שחתמו על חוזי עבודה לשלוש שנים, היו כולם סקוטים, ורבים מהם היו רגילים לשייט במי קרח במסעות ללכידת לווייתנים.
מטרות.
מטרות המשלחת התפרסמו ב"מגזין הגאוגרפי הסקוטי" וב"כתב העת הגאוגרפי" (RGS) באוקטובר 1902. הן כללו הקדמת תחנת חורף "קרוב אל הקוטב הדרומי ככל שיימצא מעשי", חקר מצולות והיבטים אחרים של האוקיינוס הדרומי, ותצפיות שיטתיות ומחקר במטאורולוגיה, גאולוגיה, ביולוגיה, טופוגרפיה ופיזיקה יבשתית. האופי הסקוטי במהותו של המשלחת בא לביטוי ב"סקוטסמן" זמן קצר לפני ההפלגה: "המנהיג וכל אנשי הסגל המדעי והימי של המשלחת הם סקוטים; המימון גויס ברובו הגדול מצד זה של הגבול; זהו תוצר של מאמץ התנדבותי, ושלא כמו המשלחת שתעסוק במקביל בחקר אנטארקטיקה, אין היא חייבת דבר לעזרת הממשלה".
כיוון שרוב עבודת המשלחת נועדה להתבצע בים, או בתחומי תחנת החורף, נלקחו רק כלבים מעטים, לסייע במסע מזחלות מזדמן. רודמוס בראון מציין, שמתוך שמונת הכלבים המקוריים, שרדו ארבעה את המשלחת; הם "משכו היטב ברתמה, ונקודת התורפה היחידה שלהם הייתה בכפותיהם ... שנטו להיחתך על קרח טרשי".
המשלחת.
המסע הראשון 1902–1903.
"סקוטיה" יצאה מטרון, סקוטלנד ב-2 בנובמבר 1902. בדרכה דרומה עצרה בנמל קינגסטון האירי (עכשיו Dún Laoghaire), בפונשל במדיירה ואחר באיי קייפ ורדה לפני שעשתה ניסיון כושל לרדת אל חופי הארכיפלג המשווני הנידח הידוע בשם ארכיפלג פטרוס הקדוש ופאולוס הקדוש. הניסיון הזה כמעט עלה בחייו של הגאולוג וקצין הרפואה של המשלחת, ג'יימס הרווי פירי, שהצליח להימלט בעור שיניו מים שורץ כרישים, לתוכו נפל כשלא אמד נכונה את המרחק כשקפץ לחוף. "סקוטיה" הגיעה אל פורט סטנלי באיי פוקלנד ב-6 בינואר 1903, שם הצטיידה מחדש לקראת המסע לאנטארקטיקה.
ב-26 בינואר הפליגה "סקוטיה" אל מימי האנטארקטיקה. בדרכה נתקלה ב-3 בפברואר בקרח דחוס כבד, 40 ק"מ צפונית לאיי אורקני הדרומיים, ונאלצה לתמרן סביבו. למחרת, הצליחה "סקוטיה" להתקדם שוב דרומה ולהנחית קבוצה קטנה על אי האוכף בקבוצת איי אורקני הדרומיים, שם נאספו דגימות בוטניות וגאולוגיות רבות. תנאי הקרח מנעו כל אפשרות להתקדמות נוספת עד 10 בפברואר, אז המשיכה "סקוטיה" דרומה, "במהירות של שבעה קשרים תחת מפרש". ב-17 בפברואר היה מיקומה '18 64° דרום, וכעבור חמישה ימים עברה את 70° דרום, עמוק בים ודל. זמן קצר אחר כך, כשקרח חדש נוצר ואיים על הספינה, פנה רוברטסון צפונה, לאחר שהגיעו אל '25 70° דרום.
כיוון שלא הצליחו למצוא יבשה, הייתה המשלחת צריכה להחליט היכן לחרוף. העניין היה דחוף, הואיל ותוך זמן קצר היה הים מועד לקפוא כולו והספינה הייתה עלולה להיכלא בקרח. ברוס החליט לחזור לאיי אורקני הדרומיים ולמצוא שם מעגן. בניגוד לתוכניתו המקורית, לחרוף הרחק דרומה ככל האפשר, איי אורקני הדרומיים היו מרוחקים יותר מ-3,200 ק"מ מן הקוטב הדרומי, אבל למיקום הצפוני היו מעלות משלו. התקופה הקצרה יחסית שבה תהיה הספינה כלואה בקרח תאפשר יותר זמן למסע ולסריקות מכמורת להעלאת דגימות ביולוגיות מן הים בראשית האביב. זאת ועוד, מיקום האיים התאים להצבת תחנה מטאורולוגית - קרבתם היחסית ליבשת דרום אמריקה נתנה סיכוי לביסוס תחנה קבועה.
חודש תמים של הפלגה בתנאים קשים עבר עד ש"סקוטיה" הגיעה אל האיים. לאחר כמה ניסיונות כושלים לאתר מעגן מתאים, ובמשוט-היגוי שניזוק קשות מן הקרח, מצאה סוף סוף "סקוטיה" מפרץ מוגן בחופו הדרומי של האי לורי, המזרחי ביותר בשרשרת איי אורקני הדרומיים. ב-25 במרץ השליכה הספינה עוגן מאובטח והתחברה אל הקרח מן החוף. אז הוסבה במהירות למגורי חורף, מנועיה פורקו, דוודיה רוקנו, וחופת קנווס נפרשה על הסיפון. ברוס קבע תוכנית עבודה מקיפה, שכללה קריאות מטאורולוגיות, סריקות מכמורת להעלאת דגימות בוטניות, ואיסוף ממצאים ביולוגיים וגאולוגיים. המשימה העיקרית שהושלמה במשך הזמן הזה הייתה הקמת מבנה אבן, שנקרא "בית אומונד", על שם רוברט אומונד, מנהל מצפה הכוכבים המלכותי באדינבורו, מתומכי המשלחת. הבניין הזה סיפק מקום מגורים לקבוצות שיישארו באי לורי לתפעול המעבדה המטאורולוגית המתוכננת. הוא נבנה מחומרים מקומיים, בשיטה שאינה צורכת מלט לחיבור בין האבנים, ועם גג מאולתר מעץ ויריעות קנווס. שטח הבית הפנימי היה 6X6 מ', עם שני חלונות, מותאם למגורי שישה אנשים. רודמוז בראון כתב: "בהתחשב בכך, שלא היו לנו לא מלט ולא כלי בנאים, זהו בית משובח להפליא ועמיד ביותר. נראה לי, שהוא יעמוד על כנו גם בעוד מאה שנים; ... "
בדרך כלל, הייתה הקבוצה במצב בריאות מצוין. היוצא מן הכלל היה מכונאי הספינה, אלאן רמזיי, שלקה בלבו באיי פוקלנד במסע הלוך. הוא בחר להישאר עם המשלחת, אבל נחלש והלך במשך החורף. הוא מת ב-6 באוגוסט ונקבר על האי.
עם בוא האביב, עלתה רמת הפעילות ויצאו מסעות מזחלת רבים מספור, מהם אל איים שכנים. סמוך לבית אומונד הוקם צריף עץ לתצפיות מגנטיות ונבנה גל אבנים בגובה 3 מטרים, שעליו הונפו דגל בריטניה ודגל המשלחת. "סקוטיה" הוכשרה שוב להפלגה, אבל נשארה כלואה בקרח במשך ספטמבר ואוקטובר; רק ב-23 בנובמבר הבקיעו רוחות חזקות את קרח המפרץ ואיפשרו לה להשתחרר ולצוף. כעבור ארבעה ימים יצאה בדרכה אל פורט סטנלי. קבוצה של שישה אנשים נשארה בבית אומונד בפיקודו של רוברט מוסמן.
בואנוס איירס - 1903–1904.
ב-2 בדצמבר 1903 הגיעה המשלחת אל פורט סטנלי, שם קיבלו את החדשות הראשונות מן העולם החיצון מאז יציאתם מאיי כף ורדה. לאחר שבוע מנוחה, הפליגה "סקוטיה" אל בואנוס איירס, לתיקונים והצטיידות לעוד עונה של עבודה. לברוס היו עוד עניינים לסדר בעיר; הוא התכוון לשכנע את ממשלת ארגנטינה לקבל אחריות על התחנה המטאורולוגית באי לורי אחרי יציאת המשלחת. במהלך המסע אל בואנוס איירס, עלתה ה"סקוטיה" על שרטון בשפך ריו דה לה פלאטה, והייתה תקועה שם ימים אחדים לפני שצפה והשתחררה והובלה אל תוך הנמל בעזרת גוררת, ביום 24 בדצמבר.
במהלך ארבעת השבועות הבאים, כשהאונייה הייתה במבדוק, ניהל ברוס משא ומתן עם ממשלת ארגנטינה על עתידה של תחנת החיזוי. עזרו לו בכך הכומר הבריטי המקומי, הקונסול הבריטי וד"ר ו. ג'. דייוויס, שהיה מנהל המשרד למטאורולוגיה של ארגנטינה. משרד החוץ הבריטי, שאליו פנה במברק, לא התנגד לתוכנית. ב-20 בינואר 1904 אישר ברוס הסכם, לפיו ייצאו שלושה עוזרים מדעיים של ממשלת ארגנטינה לאי לורי לעבוד שם במשך שנה אחת, בפיקוחו של רוברט מוסמן, כצעד הראשון להסדר שנתי קבוע. אז העביר באופן רשמי את מבנה "בית אומונד", על רהיטיו וציודו וכל המכשירים המגנטיים והמטאורולוגיים שבו, לממשלת ארגנטינה.
אחדים מאנשי הצוות המקורי עזבו את המשלחת בזמן שהותה בארגנטינה, חלקם עקב מחלה ואחד שפוטר בגלל התנהגות בלתי נאותה. מחליפים גויסו מקרב תושבי המקום. "סקוטיה" יצאה אל האי לורי ב-21 בינואר והגיעה לשם ב-14 בפברואר. כעבור שבוע, לאחר תום החפיפה עם הקבוצה המטאורולוגית, שנועדה להיאסף משם כעבור שנה בספינת התותחים הארגנטינאית "אורוגוואיי", "יצאה "סקוטיה" למסעה השני אל ים ודל.
המסע השני, 1904.