Mawson kontynuował pracę naukową, w 1910 odrzucił, złożoną przez Roberta Falcona Scotta, propozycję wzięcia udziału w ekspedycji Terra Nova. Kiedy Scott wyruszył, rozpoczął zbieranie funduszy na wyprawę nazwaną Australasian Antarctic Expedition, która odbyła się w latach 1911–1914. Podczas ekspedycji założono trzy bazy: na Macquarie Island, w zatoce Commonwealthu oraz na Lodowcu Szelfowym Shackletona, z których wyruszały wyprawy prowadzące badania w dziedzinach geologii, kartografii, meteorologii, magnetyzmu ziemskiego i biologii. Mawson, B.E.S. Ninnis oraz Xavier Mertz wyruszyli z okolic Przylądka Denisona. Mertz prowadził, jadąc na nartach, a Mawson i Ninnis podążali za nim, manewrując psimi zaprzęgami. Kiedy byli ok. 500 km od bazy, doszło do wypadku. Podczas przeprawy przez pole lodowe, pod saniami Ninnisa załamał się lód i cały zaprzęg zniknął w szczelinie lodowcowej. Mawson i Mertz natychmiast zawrócili do bazy. Z powodu utraty znacznej części sprzętu i żywności, zdecydowali się na zabicie części psów i uzupełnianie diety ich mięsem. Ciężki wysiłek i głód, a także (przypuszczalnie) hiperwitaminoza, spowodowana spożywaniem bogatych w witaminę A psich wątrób, doprowadziła do śmierci Mertza. Mawson wyrzucił ze swego ekwipunku wszystko, co uznał za zbędne (pozostawił jednak okazy geologiczne oraz notatki), jednak dotarł do bazy kilka godzin po odpłynięciu statku Aurora. Wraz z sześcioma uczestnikami wyprawy, którzy na niego czekali, musiał pozostać tam przez kolejny rok.