Ekspedisjonens hovedmål var å nå Sydpolen. Vitenskapen spilte kun en birolle, men Amundsen planla å utføre så mange målinger som mulig underveis, først og fremst meteorologiske. I tillegg skulle «Fram» utføre omfattende oseanografiske målinger i Atlanterhavet, og Amundsen og Bjørn Helland-Hansen planla å bruke dette som en unnskyldning for å komme igang ombord på «Fram» i Norge, i stedet for i San Francisco som tidligere annonsert.