הספינה "רע" הפליגה מנמל אספי במרוקו בדרכה לאיים הקריביים ב-25 במאי 1969. היירדאל בחר בכוונה צוות המייצג מגוון רב של גזעים, לאומים, דתות ונקודת השקפה פוליטיות כדי להוכיח שלפחות באי הצף הקטן שלהם, אנשים יוכלו לשתף פעולה ולחיות בשלווה. הצוות כלל, מלבד היירדאל, צוללן מצרי, צלם איטלקי, אפסנאי מקסיקני, מומחה לפפירוס מצ'אד, רופא מברית המועצות, ונווט מארצות הברית. ספינת הקנים הפליגה תחת דגל האומות המאוחדות.
במהרה התברר שהתבססות על הידע של בוני הסירות מצ'אד הייתה טעות. באגם צ'אד היו הסירות קטנות בהרבה, שימשו רק לשיט של יום אחד ואז הוצאו מהמים לייבוש. לסירות אלה היו ירכתיים ישרות כדי שיתייבשו היטב. הירכתיים בצורת קשת שהופיעו בתבליטים המצריים העתיקים נחשבו על ידי בני הבודומה ל"קישוט", והם הוסיפו אותם בעל כורחם. היו פגמים עיצוביים אחרים, כמו ההגה הכפול שנבנה קטן מדי ונשבר שוב ושוב וקשירת קנים לא מתאימה. הפגם העיקרי היה התעלמות מהחבל שקשר בין החרטום לירכתיים שהופיע בדגמים המצריים, שנחשב על ידי בוני הסירות מצ'אד כמיותר, שמטרתו הייתה למנוע את שקיעת הירכתיים והם ספגו מים והלכו ושקעו, ובלמו את הספינה והיא הלכה והתפרקה. ב-18 ביולי 1969, אחרי שמונה שבועות בים ולאחר שהפליגה מעל ל-5,000 קילומטרים, ובמרחק של 960 קילומטרים מברבדוס, הורה היירדאל על נטישת הספינה.
היירדאל לא התייאש לאחר החוויות מהמסע הראשון של רע, והחליט לבנות ספינה חדשה. את בנייתה הפקיד היירדאל בידי ארבעה אינדיאנים מבני האיימרה מאזור אגם טיטיקקה, מתוך הנחה שסירותיהם קרובות יותר למוצא המצרי המשוער מאלה של פנים אפריקה. בין היתר, בגלל הירכתיים המורמים שנראו חסרי תועלת לבוני הסירות מצ'אד, והיו מובנים מאליהם לבוני הסירות מאגם טיטיקקה. אם התזה של היירדאל כי המצרים הביאו את תרבותם למרכז אמריקה תתגלה כנכונה, אזי סביר יותר שהאנשים סביב טיוואנאקו ירשו את מושגי בניית הספינות של "אבותיהם" יותר מאשר תושבי אגם באמצע אפריקה שבקושי הושפעו מהתרבות המצרית. הפעם הספינה נבנתה בהיחבא באספי, וגם הפעם היו מחלוקות לגבי הבנייה: לאחר שימוש בשתים-עשרה טונות של חומר, מתוך ה-15 שהוקצו למטרה כמו בניסיון הראשון, הותירו בני האיימרה שלוש טונות לאחר שהכריזו על כלי השיט כ"גמור". טענה זו יצרה בדיעבד בעיה מכיוון שהעמסת מטען באותו גודל כמו בניסיון הראשון הייתה בפועל עכשיו העמסת יתר: היה צריך להשליך אספקה מהספינה לאחר מספר ימים, מה שגרם לקיצוב באוכל.
אורכה של הספינה החדשה רע 2 (Ra II) היה כ-12 מטרים, כלומר היא הייתה קצרה יותר ב-3 מטרים מרע 1, ונבנתה אחרת לחלוטין: בעוד של-Ra היו תשעה גדילי קנה זה על זה פעמיים, כשהעבה ביותר באמצע הייתה רע 2 מורכבת מגדיל כפול. בניגוד לרע 1, שהתעקמה במעבר מעל הגלים, הרע 2 נבנתה חסונה יותר והייתה נוקשה.
רע 2 הפליגה מאספי ב-17 במאי 1970. צוות הרע 2 היה כמעט זהה לצוות של הספינה הראשונה, למעט מומחה הפפירוס מצ'אד שהוחלף ביפני ובמרוקאי. כמו בפעם הקודמת הספינה הפליגה תחת דגל האו"ם. רע 2 הגיעה לברבדוס ב-12 ביולי 1970 לאחר 57 ימים ו-6,100 קילומטרים. כמו במסע קון-טיקי הוכיח היירדאל כי בטכנולוגיה שהייתה בידי המצרים הקדמונים, ותוך ניצול הזרם הקנרי ורוחות הסחר ניתן להפליג לרוחב האוקיינוס, אבל הוא לא הוכיח כי מסע כזה התרחש בפועל.
בעקבות המסע כתב היירדאל ספר (שתורגם גם לעברית) בשם "מסעות רע". הסרט התיעודי של היירדאל על מסע זה היה מועמד לפרס אוסקר בשנת 1972. הספינה רע 2 נמצאת כיום במוזיאון קון-טיקי באוסלו.
פעילות למען הסביבה הימית.
במהלך ההפלגה הראשונה תועד זיהום נפט בקנה מידה נרחב באוקיינוס האטלנטי, והיירדאל דיווח על ממצאיו בפני האו"ם. ובמסע השני התבקש היירדאל על ידי או תאנט, המזכיר הכללי של האומות המאוחדות, לערוך תצפיות יומיות על זיהום האוקיינוס. גושי זפת, שמקורם כנראה במי נטל של מכליות נפט, נתגלו ב-43 מתוך 57 ימי ההפלגה של הרע 2. בספר שכתב היירדאל על המסעות הוא תיאר זאת כך: "הסתכלנו מעבר לספינה. מאות גושים דומים חלפו על פנינו. משני הצדדים הם צפו. גושים רכים, כמו אספלט. זה היה חייב להיות פסולת שמכלית רוקנה לים. חיפשנו את החוטא מראש התורן, אבל לא ראינו שום ספינה, והים עדיין הכיל גושים שחורים כל היום... התחוור לכולנו שבני אדם באמת מזהמים את מקור החיים החשוב ביותר, מערכת הסינון חסרת התחליף של כדור הארץ, האוקיינוס העולמי. ... היינו צריכים לזעוק לכל מי שרצה לשמוע ... אנחנו עדיין חיים עם תפישות מימי הביניים שהים אינסופי?" את רשמיו העביר למשלחת הנורווגית לאו"ם ואחר כך סיכם אותם במאמר, שבו כתב בהקדמה:
תחת לחץ ציבורי נערכו מאוחר יותר הסכמי הגנת הסביבה הבינלאומיים הראשונים, איתם גם הפך היירדאל לחלוץ תנועת הסביבתנות. בשותפות עם ארגון בעלי הספינות בנורווגיה הוא הכריז ב-1999 על פרס (Thor Heyerdahl International Maritime Environmental Award) למי שתורם להגנת הסביבה הימית.
טיגריס (1977–1978).
הכשירות של ספינות הקנים ויכולת הניווט שלהם בים העסיקו את היירדאל יותר ויותר. הוא אמנם ביצע בהצלחה מסעות בים עם ספינות קנים שנבנו על פי מקורות מצריים עתיקים, אבל גם ספינת רע 2 לא הייתה מספקת מבחינת הצוות: בסוף המסע הספינה הייתה כה רוויה במים עד כי רק על גג התא אפשר להישאר ברגליים יבשות. היירדאל החל לחקור שני נושאים, האם קיימת דרך אחרת לשמור על הציפה של ספינת הקנים? והאם המצרים פיתחו בעצמם את ספינות הקנים או שהושפעו מתרבויות אחרות?
הארכאולוג הבריטי ג'פרי ביבי בסקירה שלו של מסעות רע הציע שבמשלחת הבאה ינסה היירדאל לבחון קשר בין בבל במסופוטמיה למואנג'ודארו, אחת מערי תרבות עמק האינדוס. היה ידוע שככל הנראה לפתע קמו במקביל תרבויות גם במסופוטמיה על גדות הנהרות פרת וחידקל, במצרים וגם על גדות נהר האינדוס, ושהיו ביניהם קווי דמיון: פולחן שמש, בניית פירמידות, תכנון עירוני, בתים בנויים בחימר מיובש, מטלורגיה מורכבת וכתב. בנוסף המדינות החזקות ביותר בכל שלוש התרבויות צוירו כיורדי ים בספינות קנים גדולות. היירדאל החליט לבחון בצורה מעשית את התאוריה שהשומרים הקדמונים היו מסוגלים להפליג בים בספינת קנים ולהגיע הן לעמק האינדוס והן למצרים העתיקה. מחקר בקרב תושבי הביצות של השט אל-ערב, הנהר הנוצר מהתמזגות הפרת והחידקל, העלה שהם מקפידים לקצוץ את הקנים המכונים בפיהם ברדי (Berdi), קרוב לוודאי קנה מצוי, בחודש אוגוסט, והקנים המתקבלים אז כמעט שאינם סופגים מים.
באוגוסט 1977 החל היירדאל בהכנת ספינת קנים בדרום עיראק, שאותה בנו התושבים המקומיים בהשגחת הבנאים המקוריים של רע 2 מבני האיימרה. הספינה הושלמה תוך חמישה שבועות. אורכה 18 מטרים (הספינה הגדולה ביותר שהיירדאל בנה), רוחבה שישה מטרים וגובהה שלושה מטרים. לספינה היה תורן בגובה 10 מטרים ומשקלה 33 טון. לספינה הוא קרא "טיגריס", שמו של הנהר חידקל באירופה. לספינה הוא גייס צוות בן 11 אנשים מלאומים שונים, כאשר ארבעה מתוכם הפליגו איתו בשני מסעות רע. כמו במהלך מסעות רע, רצה היירדאל להראות לעולם ששיתוף פעולה שליו בין אנשים מלאומים, צבע עור ואמונות, שונים אפשרי.
הספינה הפליגה לדרכה במורד הנהר חידקל המזוהם ב-11 בנובמבר 1977 ויצאה למפרץ הפרסי בלא מטרה גאוגרפית מוצהרת מלבד הכוונה להראות שספינת קנים מסוגלת לצוף לאורך זמן ושהיו קשרי מסחר ימיים בין מסופוטמיה, תרבות עמק האינדוס ומצרים העתיקה לפני אלפי שנים. גם במסע זה התגלו מקרים רבים של זיהום מים, אם כי בקנה מידה קטן יותר מאשר במסעות רע. עם הטיגריס הם חצו את האוקיינוס ההודי ועצרו במספר נמלים במדינות שונות במהלך ההפלגה הארוכה של 6,800 קילומטרים, ממסופוטמיה בלב המפרץ הפרסי דרך נמלי עמק האינדוס עד ג'יבוטי שם המסע הסתיים. אחרי 143 ימי הפלגה (חמישה חודשים) הספינה עדיין הייתה מסוגלת להמשיך, אבל בגלל הלחימה בקרן אפריקה (מלחמת אוגדן), הספינה לא הורשתה להפליג לתוך ים סוף.
במקום לראות את הספינה נרקבת בנמל ג'יבוטי, וכאקט של מחאה על המלחמות במדינות סביב ים סוף וקרן אפריקה הועלתה הטיגריס באש ב-3 באפריל 1978. היירדאל כתב מכתב פומבי לקורט ולדהיים, המזכיר הכללי של האומות המאוחדות:
בשנים שלאחר מכן, היירדאל התבטא לעיתים קרובות בנושאים של שלום בינלאומי ואיכות הסביבה.
המלדיביים (1982, 1983, 1984).
בסתיו 1982 קיבל היירדאל מכתב ובו צילום של פסל בודהה גדול קבור בחול באי טודו (Thoddoo) בקצה הצפוני של אטול אליף אליף, מערבית למאלה בירת האיים המלדיביים. העניין של היירדאל התעורר משום שהאיים המלדיביים, ארכיפלג בן 1,200 איים המשתרע מצפון לדרום דרומית-מערבית לתת היבשת ההודית, מהווה "מחסום" לתנועה הימית העוקפת את הודו, ולכן האיים היו מוכרים מימי קדם. בהיותו חסיד של התאוריה של הדיפוזיוניזם, האמין היירדאל כי היו קשרי מסחר ותרבות באמצעות שיט ימי בין הערים של תרבות עמק האינדוס (כיום בפקיסטן) לבין דרום-מזרח אסיה. ואלו בהכרח עצרו בדרכם באיים המלדיביים, ואולי השאירו אחריהם שרידים ארכאולוגיים המעידים על כך. בהתחשב בכך שהאסלאם, הדת השלטת באיים המלדיביים משנת 1153 אוסרת על יצור פסלים, היה ברור לו שהפסל קודם לשנה זו. היירדאל החליט לראות את הפסל במו עיניו וביקר במקום בנובמבר 1982, אבל מוסלמים פנטיים הרסו את הפסל לפני שהגיע.