I 1954 ble Dufek med i en gruppe som skulle planlegge marinens Operasjon Deep Freeze, en vitenskapelig forskningsekspedisjon til Antarktis. Da planleggingen var ferdig ble Dufek utpekt til leder for Task Force 43 som, med mer enn 80 offiserer og 1000 soldater, tre isbrytere og tre lasteskip, var ansvarlig for logistikkstøtte til ekspedisjonen.