Etter å ha tjenestegjort flere år i United States Navy, der han oppnådde kapteins grad, vendte Rønne tilbake til Antarktis i 1940-årene med støtte fra American Geographical Society. Ronne Antarctic Research Expedition fra 1946 til 1948 kartla og utforsket kystlinjen av Weddellhavet og satte en rekke polarrekorder. Rønne tilbakela 5 800 kilometer på ski og hundesleder – mer enn noen andre i historien. Hans kone, Edith, ledsaget ham som historiker og nyhetskorrespondent på denne ekspedisjonen. I 1950-årene organiserte marinen Operasjon Deepfreeze for å utfylle kartleggingen av Antarktis og etablere forskningsstasjoner. Rønne ble vitenskapelig og militær leder for en amerikansk base ved Weddellhavet.