אמונדסן התייעץ עם ננסן, שהיה איתן בדעתו, כי "פראם" היא כלי השייט היחיד שיוכל לעמוד במבצע כזה. פראם תוכננה ונבנתה בשנים 1891–1893 על ידי קולין ארצ'ר, בונה אוניות הראשון במעלה של נורווגיה ואדריכל ימי, לפי הוראותיו המפורטות של ננסן, כאונייה שתעמוד בחשיפה ממושכת לתנאים הארקטיים הקשים והאכזריים ביותר. המאפיין הבולט ביותר של האונייה היה השדרית המעוגלת שלה שאפשרה לה, לדברי ננסן, "להחליק כמו צלופח מלפיתת הקרח". ליתר חיזוק צופתה השדרית בעץ כלורוקרדיום דרום אמריקאי, הקשה ביותר בנמצא, וקורות רוחב וחישוקים חוברו לכל אורכה. אורך קורת הרוחב של האונייה, 11 מ', ביחס לאורכה הכולל, 43 מ', שיווה לה מראה קצר וקטום במיוחד. צורה זו שיפרה את כוחה בקרח אבל השפיעה על ביצועיה בים הפתוח, שם נעה באיטיות ונטתה מאוד לרכון עד אי-נוחות מצד לצד. מכל מקום, הופעתה החיצונית, מהירותה ותכונות השיוט שלה היו משניות ליכולתה לספק מקלט בטוח וחמים לצוות במהלך מסע, שעלול להתמשך שנים אחדות.
"פראם" יצאה כמעט ללא נזק ממשלחתו של ננסן, אחרי קרוב לשלוש שנים בקרח הקוטבי. עם שובה שופצה והוכשרה מחדש לפני שעשתה ארבע שנים בפיקודו של אוטו סוורדרופ, במיפוי ובחקר 180,000 ק"מ של טריטוריה לא-נושבת באיים של צפון קנדה. לאחר תום מסעו של סוורדרופ ב-1902, נשארה "פראם" בנמל בכריסטיאניה. אף כי האונייה הייתה, טכנית, רכוש המדינה, הייתה הסכמה שבשתיקה, שלננסן יש זכות ראשונים עליה. לאחר שובו מן החוג הארקטי ב-1896, התכוון לקחת את ה"פראם" למשלחת אל אנטארקטיקה, אבל עד 1907 התפוגגו תקוות כאלה לאין. בשלהי ספטמבר של אותה שנה, נקרא אמונדסן אל ביתו של ננסן ונאמר לו, שהאונייה תעמוד לרשותו.
אמונדסן הודיע על תוכניותיו לציבור ב-10 בנובמבר 1908, בישיבה של החברה הגאוגרפית הנורווגית. בה אמר שהוא ייקח את "פראם", סביב כף הורן אל האוקיינוס השקט; אחרי הצטיידות בסן פרנסיסקו תמשיך הספינה צפונה, דרך מצר ברינג אל פוינט בארו. מכאן יפנה ישירות אל תוך הקרח כדי להיכנס לסחף, שיימשך בין ארבע לחמש שנים. המדע יהיה חשוב בה במידה כמו המחקר הגאוגרפי; תצפיות מתמידות תסייענה, כך קיווה אמונדסן, לבאר כמה בעיות לא פתורות. התוכנית התקבלה בהתלהבות ולמחרת הכריז הוקון השביעי, מלך נורווגיה על פתיחת רשימת תורמים בתרומה של 20,000 קרונות נורווגיות. ב-6 בפברואר 1909 אישר הפרלמנט הנורווגי מענק בסך 75,000 קרונות נורווגיות להכשרת הספינה. גיוס התרומות הכללי וניהול ענייני המשלחת הופקדו בידי לאון, אחיו של אמונדסן, כדי שהחוקר ומגלה הארצות יוכל להתרכז בהיבטים המעשיים יותר של ארגון המשלחת.
במרץ 1909 יצאה הודעה, לפיה שקלטון הגיע לקו הרוחב הדרומי '88°23, 147 קילומטרים מהקוטב - ופנה אחור; אמונדסן פסק, שאם כך, "נשארה עוד פינה קטנה" בדרום. הוא לא חסך בשבחים להישג של שקלטון והשווה אותו לזה של ננסן בצפון. בהמשך להחמצה של שקלטון על סף ההישג, מיהר סקוט לאשר את כוונתו לעמוד בראש משלחת (היא משלחת טרה נובה), שתכתר את "הפינה הקטנה" ותתבע את הפרס לאימפריה הבריטית.
הסגל.
אמונדסן בחר שלושה קציני צי למשלחתו: תורוואלד נילסן, נווט שיכהן כסגנו; היאלמר פרדריק גירטסן, וקריסטיאן פרסטרוד. אף על פי שלגירטסן לא היה רקע רפואי, הוא מונה לרופא המשלחת ונשלח ל"קורס בזק" בכירורגיה וברפואת שיניים. תותחן מן הצי, אוסקר ויסטינג, התקבל על סמך המלצתו של פרסטרוד, משום שיכול היה למלא בהצלחה את רוב המשימות. אף כי הניסיון הקודם שלו עם כלבי מזחלת היה זעום, אמונדסן כתב, שוויסטינג פיתח "דרך משלו" בעבודה עם הכלבים, והיה לווטרינר חובב יעיל.
בשלב מוקדם נבחר לקבוצה אולאף ביאלאנד, אלוף סקי, שהיה נגר מיומן ויצרן מגלשי סקי. ביאלאנד בא ממחוז טלמרק, חבל ארץ שנודע בגולשי הסקי שלו וכמקום הולדתו וגידולו של חלוץ הטכניקות המודרניות, סונדרה נורהיים. אמונדסן היה שותף לדעתו של ננסן, שמגלשי סקי וכלבי מזחלות עולים בהרבה על שיטות אחרות למסע ארקטי, והיה נחוש בדעתו לגייס את נוהגי הכלבים המיומנים ביותר. הלמר האנסן, שהוכיח את יתרונותיו במשלחת המעבר הצפון-מערבי, הסכים לצאת שוב למסע עם אמונדסן. בהמשך הצטרף אליו סוורה האסל, מומחה לכלבים, שלקח חלק במסע של אוטו סוורדרופ בשנים 1898–1902 ב"פראם". כוונתו המקורית הייתה להתלוות אל אמונדסן רק עד סן פרנסיסקו. בהיותו מודע לחשיבותו של טבח מוכשר, וידא אמונדסן את הצטרפותו של אדולף הנריק לינדסטרום, גם הוא ותיק משלחתו של סוודרופ ששירת כטבח על אונייתו יִיֶה (Gjøa).
התנסויותיו של אמונדסן במשלחות קודמות לימדו אותו עד כמה חשובה, במסעות ארוכים, חברת אנשים יציבים ומתואמים ביניהם, והרגשתו הייתה שסגל זה של אנשים עתירי ניסיון מהווה את ליבת המשלחת. גיוס חברי המשלחת נמשך עד 1909; קבוצת "פראם" מנתה בסופו של דבר 19 איש, כולם פרט לאחד, אנשים שאמונדסן עצמו בחר אישית; היוצא מן הכלל היה היאלמר יוהנסן, שצורף לבקשתו של ננסן. מאז צעידתו האפית עם ננסן, לא הצליח יוהנסן למצוא את מקומו. על אף מאמציו של ננסן ושל אחרים לעזור לו, חייו היו לסחרחרת של שתייה וצבירת חובות.
ננסן רצה לתת לידידו משכבר הימים הזדמנות אחרונה להוכיח, שעודנו עובד כשיר בתחום; אמונדסן, שהרגיש שאינו יכול לסרב לבקשותיו של ננסן, הסכים באי-רצון לקבל את יוהנסן למשלחת.
בין שאר חברי הצוות של "פראם" היה אלכסנדר קוּצ'ין, סטודנט של המומחה לאוקיינוגרפיה פרופ' ביורן הלאנד הנסן. בהפלגתו על "פראם", היה קוצ'ין לרוסי הראשון שדרך על אדמת אנטארקטיקה (בלינגסהאוזן ולאזארב גילו את היבשת ב-1820, אבל מעולם לא הציגו עליה את כף רגלם). כשקבוצתו של אמונדסן יצאה אל הקוטב הדרומי, קוצ'ין נשאר בספינה והשלים סקר אוקיינוגרפי של האוקיינוס הדרומי. הוא נאלץ לחזור לנורווגיה בספינה אחרת מבואנוס איירס, והביא את החומרים האוקיינוגראפיים שהשיגה המשלחת אל הלאנד-הנסן. זמן קצר אחר כך נספה בניסיון כושל לעבור בנתיב הים הצפוני, שאותו הוביל עם ולדימיר רוזאנוב.
שינוי התוכנית.
בספטמבר 1909, התפרסמו בעיתונות דיווחים על כך, שקוק ופירי הגיעו, כל אחד מהם עם משלחתו הוא, אל הקוטב הצפוני, קוק באפריל 1908 ופירי שנה לאחר מכן. כשהתבקש להגיב, נמנע אמונדסן מלסמוך את ידו על זה או על זה מחוקרי הארצות, אבל הביע השערה "כי משהו עוד יישאר בוודאי לעשות". אף כי נמנע מלהתערב במחלוקת בדבר תביעותיהם ההדדיות של קוק ופירי. פירי ביטל מניה וביה את תביעתו של קוק, וחקירות שנעשו בהמשך יצרו ספקות חמורים באשר לרישומיו של קוק. הנתונים של פירי התקבלו, על אף התנגדותו של קוק, ללא פקפוק על ידי החברה הגאוגרפית הלאומית, שמימנה את משלחתו. התמיכה הציבורית בקוק דעכה במהרה, אם כי היו שהמשיכו לתמוך בטענותיו, בהם אמונדסן. פירי התקבל על דעת הרוב ככובש הקוטב הצפוני, עד שמחקר בשלהי המאה ה-20, בייחוד זה של חוקר הארצות וולי הרברט, לימד שפירי לא הגיע למעשה אל הקוטב הצפוני. אמונדסן ראה מיד שגילויי השניים ישפיעו במידה רבה על תוכניותיו הוא. ללא הקסם שנסך גילוי הקוטב הצפוני וכיבושו, יתקשה לשבות את התעניינות הציבור ואת נכונותו לממן את המשלחת. בעקבות כך אמר בספטמבר 1909:
כך גמלה בלב אמונדסן ההחלטה לפנות דרומה; הסחף הארקטי יוכל לחכות "עוד שנה-שנתיים", עד לכיבוש הקוטב הדרומי.
אמונדסן לא עשה פומבי לשינוי תוכניתו. כפי שציין הביוגרף של סקוט, דייוויד קריין, המימון הציבורי והפרטי של המשלחת נועד מראשיתו לעבודה מדעית בחוג הארקטי; לא הייתה כל ערובה לכך, שהמממנים יקבלו בהבנה את השינוי מקצה אל קצה. יתרה מזו, המטרה החדשה עלולה לגרום לננסן לחזור בו מהקצאת "פראם" למשלחת או לפרלמנט לעצור את המשלחת, מחשש שזו תחתור תחת משלחתו של סקוט ותקומם את הבריטים עליהם. אמונדסן הסתיר את כוונותיו מהכל פרט לאחיו לאון וסגנו, נילסן. חשאיות זו הובילה לאי-נעימות; סקוט שלח לאמונדסן מכשירים, שיאפשרו לשתי המשלחות, בקצוות מנוגדים של העולם, לנהל קריאות השוואתיות. כשסקוט, בעת ביקור בנורווגיה לבדיקת המזחלות הממונעות שלו, התקשר אל ביתו של אמונדסן לדון בשיתוף פעולה, סירב הנורווגי לגשת לטלפון.
לוח הזמנים של המשלחת, שאמונדסן תיקן ושינה בינו לבין עצמו, דרש ש"פראם" תפליג מנורווגיה באוגוסט 1910 ותשוט למדיירה שבאוקיינוס האטלנטי, הנמל היחיד שנועדה לפקוד. משם תתקדם הספינה היישר אל ים רוס באנטארקטיקה, בכיוון מפרץ הלווייתנים, מפרצון בשולי מדף הקרח רוס (שנודע אז בשם "חומת הקרח הגדולה"), שם התכוון אמונדסן להקים את מחנה הבסיס שלו. מפרץ הלווייתנים הייתה הנקודה הדרומית ביותר בים רוס שאליה יכלה ספינה לחדור, קרובה ב-180 ק"מ לקוטב משהיה הבסיס שסקוט התכוון לקבוע במצר מקמרדו. בשנים 1907–1909 העריך שקלטון, שהקרח במפרץ הלווייתנים איננו יציב, אבל אמונדסן, שעיין ברשומות של שקלטון, החליט שחומת הקרח יושבת על שרטונים או על איי סלעים, והבסיס שיוקם עליה יהיה מוגן ובטוח. התאוריה של אמונדסן באשר לקרח היושב על קרקע מוצקה הוכחה לבסוף כשגויה, אף כי התפרקות משמעותית של הקרח בסביבות המיקום של המחנה המיועד התרחשה רק בשנים 1987 ו-2000. אחרי הורדת קבוצת החוף מן הספינה, תוכננה ל"פראם" עבודה אוקיינוגרפית באוקיינוס האטלנטי, לפני שתחזור לאסוף את קבוצת החוף בראשית השנה הבאה.
תעבורה, ציוד ואספקה.