C'est en proposant de financer les explorations d'Amundsen en 1925, qu' Ellsworth fit ses preuves en tant qu'explorateur polaire. Il ne se contenta pas d'apporter son soutien financier mais fut membre actif à part entière des deux expéditions (voir notre article sur les vols d'Amundsen) en hydravion et en dirigeable à bord du Norge.

Le voyage à bord du dirigeable conçu par Umberto Nobile du Spitszberg jusqu'en Alaska (5.463 kilomètres) lui offrit une notoriété mondiale.

En 1931, il fit partie des passagers et observateurs du vol arctique du Graf Zeppelin ( voir notre article sur le vol du Zeppelin ), en tant que membre de l'American Geographical Society.

Cette même année, il explora l'Arctique Nord Américain en canoë où il navigua sur 1.300 kilomètres et participa au programme d'expérimentation dans les mers arctiques du sous-marin le Nautilus commandé par Sir George Hubert Wilkins.