W 1910 roku, na prośbę Nansena, został ponownie zabrany na pokład statku "Fram", przewożącego na Antarktydę ekspedycję Roalda Amundsena na biegun południowy. Początkowo nie znał jednak rzeczywistego celu wyprawy, myśląc – podobnie jak większość załogi – że płynie na biegun północny. O zmianie planów dowiedział się przed wypłynięciem z Madery, ostatniego portu, do którego zawinął "Fram" przed skierowaniem się na Antarktydę. Zaaprobował wówczas decyzję Amundsena i zgodził się podjąć wędrówkę na biegun południowy.