Etter sin første vinter i basen ble ekspedisjonen gjenopptatt og den berømte flyvningen mot Sydpolen og tilbake startet. Byrd, sammen med sin co-pilot/navigatør Bernt Balchen, co-pilot/radioman Harold June, og fotograf Ashley McKinley, fløy den 28. november 1929 «Floyd Bennett» til Sydpolen og tilbake i løpet av 18 timer, 41 minutter. De hadde vanskeligheter med å få tilstrekkelig høyde for å nå opp til Polplatået og måtte dumpe tomme bensintønner, såvel som all reserveproviant. Turen ble gjennomført med hell og førte Byrd inn i historiebøkene. Etter nok en sommer returnerte ekspedisjonen den 18. juni 1930.