"Gjøa"-retkikuntansa jälkeen Amundsen alkoi etsiä rahoitusta pohjoisnavalle suuntautuvalle matkalle. Robert Pearyn väitettyä saavuttaneensa pohjoisnavan 1909 Amundsen vaihtoi retkikohteekseen Antarktiksen. Amundsen oli ehtinyt jo lainata Nansenin "Fram"-aluksen pohjoisnavan retkikuntaa varten, ja vasta merillä hän ilmoitti muille, että määränpääksi oli vaihtunut etelänapa, vaikka brittiläinen Robert Scott oli jo myös matkalla sille. Alkoi niin sanottu kilpajuoksu etelänavalle. Amundsen oli valinnut retkensä aloituspaikaksi Valaslahden Rossin jäähyllyltä, josta olisi lyhyempi reitti etelänavalle kuin Scottin aloituspaikasta. Amundsenin reitin haastavuus oli kuitenkin tuntematon, kun Scott seuraisi Shackletonin vuoden 1908 etelänaparetkikunnan reittiä. Amundsenin riski kannatti, sillä hän saavutti neljän miehensä kanssa etelänavan 14. joulukuuta 1911, viisi viikkoa ennen Scottia. Valloitukseen liittyi katkera sivumaku, koska Scott retkikuntineen menehtyi paluumatkalla navalta. Britanniassa Scott nousi kansallissankariksi ja britit arvostelivat Amundsenin valmistelujen aikaista salailua ja epärehellisyyttä. Syytökset loukkasivat Amundsenia. Amundsen oli loppuelämänsä ajan katkeroitunut ja sulkeutunut.