I 1909 og 1910 ledet han ekspedisjoner til Spitsbergen finansiert av den norske stat, en pionérinnsats for det senere norske systematiske forskningsarbeid på Svalbard. Ved Spitsbergenspørsmålets behandling på fredskonferansen i Paris 1919 var Gunnar Isachsen den norske regjerings tekniske delegerte. Isachsen deltok i ekspedisjoner til Øst-Grønland i 1923 og 1924, og var med særskilt oppdrag på hvalfangst i Rosshavet 1926-27, Statens hvalinspektør i Sørishavet 1929-30, leder av den fjerde Norvegia-ekspedisjonen rundt Sydpolkontinentet 1930-31.