В 1937 году пароход «Георгии Седове» был вызван на помощь судам, застрявшим в тяжёлых льдах моря Лаптевых. Здесь собралось несколько ледокольных пароходов, но их усилия были тщетны: наступала ранняя зима. «Георгий Седов», «Садко» и «Малыгин» не смогли выйти изо льдов - легендарный дрейф начался 23 октября 1937 года у западного побережья острова Бельковского. Опыта зимовки ни у кого из 217 человек не было.
В апреле 1938 года при помощи авиации была эвакуирована большая часть людей дрейфующего каравана. На кораблях оставалось 33 человека. В результате зимовки был сильно поврежден руль «Георгия Седова» и судно самостоятельно управляться не могло.
После нескольких неудачных попыток отбуксировать неисправное судно было принято решение оставить «Седов» на вторую зимовку. 30 августа 1938 года «Седов» с экипажем из 15 человек остался один.
В сентябре 1939 года на помощь были высланы новый ледокол «Иосиф Сталин» и «Литке», но из-за тяжелой ледовой обстановки были отозваны, не дойдя до «Седова» 60 миль.
В конце сентября в результате подвижек льда и поломки «Седов» частично был затоплен водой и получил крен 30°.
3 января 1940 года уже в Гренландском море к дрейфующему пароходу на расстояние 25 миль подошёл ледокол «Иосиф Сталин». Чтобы преодолеть оставшиеся мили потребовалось 10 дней. Только 13 января удалось вывести «Седова» на чистую воду.
Дрейф продолжался 812 дней. Пройденный путь 3307 миль. 21 января суда добрались до Баренцбурга на Шпицбергене. 3 февраля 1940 года «Георгий Седов» награждён орденом Ленина.
Одним из существенных научных достижений экспедиции «Георгия Седова» стало окончательное уничтожение легенды о «Земле Санникова», продержавшейся более 125 лет.
Седовцы вели наблюдения по метеорологии, гидрологии, земному магнетизму и измерению силы тяжести. В 38 пунктах измерены глубины свыше 3000 метров (с получением образцов грунта).
