随着前进号缓慢地移动，日子一天一天地在过去，冬去夏来，已过了一年多了。在第二个冬天到来时，南森向船员们提出这样一个想法，由他带一个助手离开前进号，用冰屐、滑雪鞋、狗拉雪橇和兽皮船从冰上直奔北极，然后再从北极向南走，那样也和前进号的目的一样，只不过不再是被动地靠洋流，而是主动地靠人自己，他还向船员们说明了原因：他曾放下长达1000英尺的测深线，然而未能触到北冰洋的海底，这样的话，北冰洋就要比估计的深多了，那实际洋流也要比原先指望的弱得多，而风的影响则较大，并且他更为前进号的速度纳闷，虽然船的航向一直朝着西北，但船的移动时快时慢，时停时续，甚至倒退向南走，这样一来，原来估计的2～5年很有可能拖长到7年或者8年，而且船最后还可能偏离北极。南森为此忐忑不安，曾在日记中流露：“这样无忧无虑地生活，消极被动的生存，使我感到气憋，唉！
连灵魂也会冻结，我宁愿选择去拼搏，去冒险，即使只给我一天片刻。”于是他有了这么一个大胆的计划。
对他的计划，大家一拍即合，好几个人自愿要求陪同南森前进，南森最后只选定了一个预备役海军军官约翰逊做助手。南森决定在2、3月份出发，因为上一年他曾观察过，这时冰面最平坦，最适于狗拉雪橇行走，而到了5月，冰原将开始融化为一块块浮冰，前进将会受阻。
1895年3月14日，南森和约翰逊离开前进号，踏上征程，在临行前，南森作了认真细致的准备，他们先到冰上试着生活了一段时间，试用了各种鞋具、衣服、食物、帐篷和睡袋，检查了雪橇和拉雪橇的狗，尽量做到万无一失。
在他们离开前进号时，距离北极只有350英里，这在历史上还是一个记录，以前从未有一只船这样靠近过北极呢。
南森和约翰逊在一望无际、似乎可以一直通到北极的平坦的冰原上疾驰。最初几天，他们往往每天可以前进14多英里，如果能保持这个速度，不久即可大功告成。然而好景不长，他们很快就陷入了由无数冰脊组成的迷宫：
一堆堆冰砾布满了冰脊之间的通道，雪橇经常翻车，因而不得不花大力气把它们扶起来，甚至有时还要抬着它们翻越冰包，狗有时拉着沉重的雪橇翻越高耸的冰脊显得特别吃力，他们只得从雪橇上下来和狗一起拉，在这连绵不断的冰石流中前进，连神话中的巨人也会被累垮，他们经常在滑行中睡着，脑袋一沉，猛地撞在自己的滑雪鞋上才被惊醒，他们根本都没时间去欣赏这由白色大理石组成，而环境所呈现的难以言状的诡异的美了。
他们汗湿的衣服在晚上便被冻凝成铁衣甲胄，举手挪步，毕剥作声；南森说如果能把衣服脱下来放在冰上，一定也能笔挺挺地站着不倒。他的腕部甚至被冻硬的袖口磨出了深深的血口子。
这段时间里，白天融化成的一潭潭冰水一到夜间便结成冰，并且冰情还有越来越坏的趋势，南森又开始疑惑了，他们似乎没有向北极靠近，而只是在原地打转，虽然他们每天都向前跑了几英里，但到晚上对照星座一测量，发现仍停留在昨晚的位置，原来他们像是在踩踏一只巨大的转磨，他们拚命向北跑，而浮冰却向南移，两者相互抵消，他们便只得在原地不动了，这个一向善于利用自然力的科学家，终于发现了自然力的伟大和人类的渺小了。
于是他们再度改变自己的计划，决定掉头向南退却而放弃了向北极挺进的想法，这个时候，他们已在北纬86°14′，从离开“前进号”起的26天内，他们一共走了124英里，离北极只差224英里了，这也是前人从未达到过的一个记录，带着遗憾，他们于4月9日掉头朝南面大约400英里的法兰士——约瑟夫地群岛出发，南森回头向北极方向深情地看了一眼，嘴里喃喃地自言自语：“不知什么时候还能再来一趟。”他的愿望被后来美国一个探险家皮尔里实现了，但那已经是十几年后的事了。
在回去的路途上，他们仍得与同样的冰原打交道了，每当他们看到面前的冰原是一个参杂着无数冰脊、冰巷、冰砾和巨冰块的走不通的迷宫时，他们的心都凉了，认为看到的是无数突然冻了的巨浪，看起来除非是插上翅膀才可以前进，值得庆幸的是最后还是找到了一条出路。
时间进入5、6月，北极区短暂的春天开始了，随着午夜的太阳在天上越升越高，气温也越来越高，可是麻烦却越来越多，覆盖在冰上的新雪由于气温升高都化为深可及膝的雪浆，使行进更加艰难。在缓慢移动的冰块之间，有时会出现数英里长的裂缝，继之又冻结成冰，它的厚度不足以支持雪橇的重量，却能把兽皮船割成碎片，他们只有望之兴叹，无可奈何地绕道而行。
食物逐渐缺乏了，饿狗开始啃吃所有能吃的东西，南森只好把一些弱狗杀掉，给其余的狗充饥，直到只剩最后3头，不久出现了一些好的征兆，有时可以在冰上发现北极熊的足迹，甚至还可以打死一头北极熊来补充食物储备。
入夏以后，海鸥和其他水禽更是经常地在头顶翱翔，这给南森和约翰逊带来了福音——陆地就在不远了。
但由于他们两人在行进时忘了给手表上发条，又没有其他掌握正确时间的方法，也无法计算出自己的位置，再加上他们的位置又很接近磁北极，指南针的偏差很大，以至于他们不知道自己的位置，也找不到本来只有400英里距离的目的地，直到7月24日，即在他们向南走了3个半月后，才在远处地平线上看到一个海岛。这就是他们所要寻找的法兰士——约瑟夫地群岛，到8月7日，他们才从冰原上到达海边，他们改乘兽皮船驶向这个海岛，9月登上这个海岛。他们在各个海岛上进行勘测，收集地质标本；当他们踩着坚实的岩石，看到岩缝中盛开着罂粟花，心里不知有多高兴，他们忽然觉得，大地是那么的宝贵，在再坚实的冰块上，也会感到不踏实，他们不禁暗暗替前进号上的伙伴们担心。
他们不得不在这个荒无人烟的岛上度过他们在北极区的第三个冬天。他们两个在岛上避风的地方盖了一座石砌的小房子，用苔藓堵塞壁缝，用不透水的厚海豹皮做屋顶。他们又去捕猎海豹，用海豹皮做遮风御寒的衣料，用海豹的膏油做燃料，他们还去捕猎北极熊，解决了一冬的食物和用作垫褥的熊皮，他们就在这里安心地度过了好几个月，没有风时，他们就出去打猎，在雪地上散步，或者欣赏北极光和流星的精彩表演，而当狂风怒号，大雪纷飞时，他们就呆在小房里，相互依偎而睡，由于整日无所事事，而吃的尽是营养丰富的熊肉汤和煎熊排，结果他们都长胖了，南森发现自己的体重增加了23磅，而约翰逊则增加了13磅多，慢慢地冬尽春来，1896年的2月25日，他们看到了第一批候鸟从南边飞来，都欣喜若狂，在经过漫长的寂寞的等待之后，终于迎来了“生活的第一声问候”。他们高呼：“吉祥的鸟儿啊，欢迎你们！”
5月19日，他们又开始了新的航行，他们把用品装在兽皮船上，再把兽皮船绑在雪橇上既可在冰上行走，又可在水面上行走，然而不幸有一天船被海生动物撕开了侧板，他们不得不登上附近的一个小岛，在小岛上露宿后，南森在海岛上散步，这时鸟儿成群在头顶回旋，啁啾鸟语不绝于耳，真是太美了，突然，远处传来几声狗吠声，那里一定有人！南森一下子激动起来，这一年来，除了约翰逊，还根本没有见过另外的人，又重回到了人间了！这时迎面走过来一个陌生人，他还向南森打招呼哩，南森一下子愣住了，天下竟有这么巧的事吗？走过来的正是他认识的英国北极探险家弗雷德里克·杰中逊，他冲上前去，紧紧地拥抱了杰中逊，激动的泪花在他眼中闪烁，杰中逊经过这里是准备去探索一条抵达北极的陆上通道的。能在这里遇上南森他也觉得特别的惊奇，于是南森和约翰逊就搬进了杰中逊的讲究的营地，在他这里舒舒服服地过了几个星期，最后搭一艘来自挪威的货船回国，国内人们原以为他们早就死在北冰洋上了。
南森回国一个星期后，前进号也安全返回，正如南森预料的那样，前进号后来继续随着洋流漂移，尽管最后偏离了北极，但还是安全地通过了北极海区。
整个挪威都被南森和前进号的成功轰动了。到处都有热烈的庆祝活动；但南森对这一切并不感兴趣，他回到了自己家乡，一天傍晚，南森独自站在家乡的海滩上，一边听着脚下海涛的拍击声，一边回顾自己这一段经历。他回忆说：“那冰原和极地上漫漫的月夜多么令人神往，但如今已像一个来自另一世界的遥远的梦——一个转瞬即逝的梦。但是，生活中要是没有梦，那生活又有什么价值呢？”