Русские ученые и мореплаватели издревле участвовали в исследованиях Арктики.
В XI в. русские мореплаватели начали осваивать побережье Северного Ледовитого океана. В Никоновской летописи под 1032 годом содержится запись о том, что новгородский посадник Улеб совершил поход с Северной Двины к "Железным воротам". То есть, либо к проливу Карские ворота, либо к проливу Югорский Шар. В XII-XIII вв. поморами были открыты острова Вайгач, Новая Земля, а в конце XV в. - острова архипелага Шпицберген и остров Медвежий в Баренцевом море. С XIII в. началась крестьянская колонизация Беломорья. В 1499 г. в низовьях Печоры был основан Пустозерск - первый русский заполярный город. Главным русским портом на европейском севере России вплоть до XX в. оставался Архангельск, основанный в 1584 г. В XVI-XVII вв. русскими купцами активно осваивался участок Северного морского пути - от устья р. Северная Двина до Тазовской губы в устье р. Оби. В 1601 г. на реке Таз по царскому указу был построен город Мангазея, который являлся торговым и военным форпостом русского государства в Арктике. В тот же период на реке Ухте кустарным способом начали добывать нефть: ее собирали с поверхности воды и в прибрежных ямах. В 1648 г. казачий атаман Семен Дежнев предпринял плавание вдоль берегов Чукотки, открыв пролив между Азией и Америкой, составил чертеж рек Анадырь и Анюй. В 1686-1688 гг. торговая экспедиция Ивана Толстоухова обошла морем с запада на восток Таймырский полуостров. В 1712 г. землепроходцы Меркурий Вагин и Яков Пермяков впервые положили начало исследованию Новосибирских островов. В 1728 г., в ходе Первой Камчатской экспедиции, организованной по указу императора Петра I, Витус Беринг подтвердил наличие пролива, разделявшего Чукотку и Аляску. В 1733-1743 гг. российскую Арктику исследовала Великая Северная экспедиция под руководством Витуса Беринга, братьев Дмитрия и Харитона Лаптевых, Степана Малыгина, Семена Челюскина и др. Участники экспедиции во время морских и пеших походов впервые нанесли на карту почти все русское побережье Ледовитого океана, берега Охотского и Берингова морей. Ими были открыты полуостров Аляска, Алеутские и Командорские острова. В 1741-1742 гг. Семен Челюскин в пешем походе описал западное и северное побережье полуострова Таймыр, где выявил северную оконечность Азии. В 1746 г.по материалам Великой Северной экспедиции была составлена "Карта генеральная Российской империи, северных и восточных берегов, прилежащих к Северному Ледовитому и Восточному океанам с частью вновь найденных через морские плавания западных американских берегов и острова Япона". В 1765 г. по плану, разработанному русским ученым Михаилом Ломоносовым, была организована Арктическая экспедиция Василия Чичагова. Целью похода был поиск морского прохода от Шпицбергена до Камчатки через воды близкие к Северному полюсу. Несмотря на неудачу, материалы экспедиции значительно обогатили отечественную науку.
В 1820-1824 гг. экспедиция под руководством Фердинанда Врангеля и Федора Матюшкина, лицейского друга Пушкина, обследовала побережье Северного Ледовитого океана от устья реки Колымы до Колючинской губы на Чукотке. В эти же годы полярный исследователь Федор Литке составил картографическое описание архипелага Новая земля. В 1873 г. австро-венгерской экспедицией Юлиуса Пайера и Карла Вейпрехта был открыт архипелаг Земля Франца-Иосифа. В 1878-1879 гг. состоялась экспедиция шведского исследователя барона Нильса Норденшельда, профинансированная совместно шведским правительством, шведскими и русскими предпринимателями. Ей впервые в истории удалось пройти Северным морским путем и выйти через Берингов пролив в Тихий океан.
В 1900-1902 гг. Русская полярная экспедиция, снаряженная Императорской Академией наук, во главе с бароном Эдуардом Толлем и Александром Колчаком провела исследование Новосибирских островов, нанесла на карту Арктики около двухсот новых географических названий. В 1913-1915 гг. гидрографическая экспедиция под руководством Бориса Вилькицкого открыла архипелаг Северная Земля, а затем совершила первое в истории плавание Северным морским путем из Владивостока в Архангельск. В 1920-х-1930-х гг. в СССР была развернута широкая программа правительственных мероприятий по изучению и освоению Крайнего Севера. В 1932 г. при Совете народных комиссаров СССР было создано Главное управление Северного морского пути (Главсевморпути), которому было поручено народно- хозяйственное освоение Арктики и обеспечение судоходства по Северному морскому пути (СМП) от Белого моря до Берингова пролива. Кроме того, на Главсевморпуть возлагалась организация геологических работ, поисков и разведки полезных ископаемых в Арктике. Первым руководителем ведомства стал полярный исследователь Отто Шмидт. В том же году он возглавил поход ледокольного парохода "Сибиряков", который впервые в истории прошел СМП за одну навигацию (за 65 дней). В 1937 г. советские летчики Валерий Чкалов и Михаил Громов совершили первый перелет через Северный полюс. В том же году в СССР была организована первая дрейфующая научная станция "Северный полюс" (руководитель - Иван Папанин). Впоследствии такие станции работали в Центральной Арктике вплоть до 1991 г. В 1992 г. почетный полярник СССР Константин Зайцев первым водрузил флаг России на Северном полюсе.