Ekspedisjoner og feltarbeid
Grunnlaget ble lagt for snart 100 år siden, da fyrst Albert av Monaco i 1906 og 1907 finansierte ekspedisjoner til Svalbard på oppfordring fra rittmester Gunnar Isachsen. Fyrsten var en ivrig oseanograf som selv var interessert i å utforske det høye nord. Ekspedisjonen regnes som direkte forløper til de Norske Statsunderstøttede Spitsbergen-Ekspedisjoner og til etableringen av Norges Svalbard- og Ishavs-undersøkelser. I 1948 ble det geografiske ansvarsområdet utvidet til å omfatte norske biland og territorialkrav i Antarktis, og navnet ble endret til Norsk Polarinstitutt.
Arktis
Geologen Adolf Hoel (1879-64) var med på ekspedisjonen i 1907, og året etter dro han tilbake for å gjøre geologiske undersøkelser på den første norskfinansierte vitenskapelige ekspedisjon til Svalbard. Opptakten til dannelsen av Norsk Polarinstitutt skjedde i 1909 da den norske stat gikk inn med årlig støtte til virksomheten (De Norske Statsunderstøttede Spitsbergen-Ekspedisjoner). Adolf Hoel ble senere leder av disse Svalbard-ekspedisjonene.
Etter at Norge hadde fått suverenitet over Svalbard i 1925, foreslo Hoel overfor myndighetene å opprette en sentral institusjon for undersøkelser og kartlegging av de norske arktiske områder. Den 1. mars 1928 ble Norges Svalbard- og Ishavsundersøkelser (NSIU) grunnlagt med Hoel som direktør.
I 1929 sendte NSIU ut en ekspedisjon for å opprette en radiostasjon på Frans Josef Land, men på grunn av isforholdene kom den ikke fram. Sommeren 1930 ble en ny ekspedisjon sendt ut – som ble viden kjent fordi den på hjemveien fant restene etter den svenske polarfareren Andrée på Kvitøya.
Parallelt med dette ble innsatsen konsentrert om kartleggings- og forskningvirksomhet ved nordøst-Grønland, og ekspedisjoner ble sendt ut i samarbeid med norske fangstfolk. I 1932 foretok NSIU den første flykartlegging av området som ble kalt Erik Raudes Land. Imidlertid ble Norge i 1933 fradømt retten til nordøst-Grønland av Den faste internasjonale domstol i Haag, og området ble underlagt dansk suverenitet. Dette medførte at virksomheten ble konsentrert til
Svalbard-området.
Feltvirksomheten ved Svalbard ble trappet opp i 1936, da mesteparten av Svalbard ble flyfotografert for kartlegging. Aktiviteten dreide seg i stor grad om topografisk kartlegging til lands og til havs, i tillegg til geologiske undersøkelser. Virksomheten på Svalbard stanset opp i krigsårene 1940-1945.
Antarktis
Norsk forskning i Antarktis har lange tradisjoner. Så tidlig som i 1920- og 1930-årene drev nordmenn omfattende forskning i Antarktis, for det meste på ekspedisjoner som kombinerte hvalfangst og forskning. Den første norske kartleggingsekspedisjonen til det antarktiske kontinent ble sendt ut i 1936, da store deler ble fotografert fra fly.
Etter andre verdenskrig ble det større fokus på vitenskapelig aktivitet og to viktige milepæler i Norges Antarktisforskning ble nådd: den felles norsk-britisk-svenske Maudheimekspedisjonen fra 1949 til 1952 og etableringen av «Norway Station» i Dronning Maud Land (1956-60) i forbindelse med det internasjonale geofysiske år i 1957- 1958. Norge var dessuten aktiv i etableringen av den internasjonale komitéen for forskning i Antarktis, Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR) og var raskt ute når det gjaldt å ratifisere Antarktistraktaten i 1959.
I Antarktis har Norsk Polarinstitutt arrangert ekspedisjoner jevnlig siden 1976. NARE (Norwegian Antarctic Resarch Expeditions) er en ekspedisjonsramme som legger til rette for gjennomføring av all statlig finansiert antarktisforskning. Hovedformålet med NARE er å innhente kunnskap for å bedre forstå naturlige og menneskeskapte globale klimaendringer. Forskningsprosjektene fokuserer på biologi, glasiologi, paleoklimatologi (historisk klimakunnskap), fysisk oseanografi og miljøovervåking.
De fleste NARE-aktivitetene finner sted i den syd-atlantiske sektor av Antarktis, mer bestemt på Bouveøya, i den østlige del av Weddellhavet og i Dronning Maud Land.