Les travaux de construction du dirigeable débutèrent et Nobile sélectionna avec soin son équipage : Ettore Arduino, Attilio Caratti, Renato Pomella, Alessandrini et le chef mécanicien Natale Cecioni tous déjà présents sur le Norge acceptèrent la seconde mission. Pour la navigation proprement dite, Nobile engagea deux capitaines de corvette Adalberto Mariano et Filippo Zappi plus Alfredo Viglieri comme officier de navigation. Felice Trojani, ingénieur mécanicien et deux opérateurs radio qualifiés : Pedretti et Giuseppe Biagi les rejoignirent.

L’équipage scientifique était formé du Suèdois Finn Malmgrem, météorologue réputé déjà présent sur le Norge, à qui on confia la direction de tous les services météorologiques de l’expédition, du professeur tchécoslovaque Francis Behounek, chargé des recherches en matière de radio-activité et de phénomènes électriques au-delà du cercle polaire et du professeur Aldo Pontremoli, professeur de physique. Deux journalistes Francesco Tomaseli et Hugo Lago ainsi qu’un mécanicien supplémentaire Calisto Ciocca vinrent compléter l’équipage. L’expédition comptait 18 hommes qui savaient tous que le dirigeable avait 50 % de risque de ne pas revenir.

L’Italia était un dirigeable semi-rigide en forme de cigare, d’un volume de 18.500 mètres cubes et de taille réduite (115 mètres de long), donc moins susceptible de se briser en deux. Il était dépourvu de toute armature métallique hormis à l’avant, ce qui lui permettait de s’ancrer à un mât et lui assurait une certaine rigidité uniquement apportée par la pression de l’hydrogène. L’hydrogène se trouvait dans des cellules situées dans la partie supérieure de l’enveloppe. Dessous, des compartiments étaient remplis d’air dont la pression variable maintenait l’enveloppe bien tendue.

La cabine de navigation constituée par une armature en tubes métalliques avec des parois en toile était directement rattachée à l’enveloppe et une échelle permettait d’accéder à un toit.

Sur ce toit on pouvait surveiller les 97 mètres de quille à section triangulaire qui était conçue pour maintenir la forme du dirigeable tout en étant assez souple pour encaisser les coups de vent. La quille était partiellement compartimentée, ce qui permettait l’aménagement de postes de couchage et de magasins. Son armature était recouverte de trois couches de toiles superposées et l’extérieur était garni d’une couche de peinture aluminium.

L’aéronef était propulsé par trois moteurs Mayerback de 2.500 CV chacun qui assuraient au dirigeable une vitesse de pointe de 120 km/h.

L’enveloppe était renforcée d’une couche supplémentaire de toile caoutchoutée pour éviter la projection de glace et rendre plus difficile la condensation.

En tout, 1.500 kg d’équipement, 2.000 kg de lest, 350 kg d’huile, et 4.300 kg d’essence furent chargés à bord.

L’Italia décolla de Milan le 15 avril 1928 à 1 h 15 avec à son bord l’équipage et le terrier de Nobile : Titina. Il mit le cap vers le Spitzberg. Nobile devait remplir un programme scientifique chargé en un temps limité.

Le voyage de 1.900 km jusqu’au bord de la Baltique dura trente heures et fut extrêmement difficile : la situation météorologique était mauvaise et une avarie se déclara sur un élément du gouvernail. Mais l’Italia poursuivit sa route et vola à basse altitude au risque de se fracasser contre les montagnes. En prenant de l’altitude, le risque eut été pire : c’était aller au devant des éclairs qui à la moindre décharge d’électricité statique auraient fait exploser le dirigeable. Les dernières heures du voyage furent plus calmes et le 16 avril à 7 h 15 l’Italia atterrit à proximité de Stolp en Allemagne. Une inspection du dirigeable révéla qu’il avait déjà consommé les deux tiers de sa réserve de combustible, que le gouvernail de profondeur et le gouvernail de direction étaient endommagés et que le bois des hélices était strié par les grêlons. La situation était décourageante pour l’expédition qui ne venait d’effectuer qu’un petit vol préliminaire. Nobile donna l’ordre d’effectuer les réparations. Elles durèrent 10 jours.

Pendant ce temps, le vieux navire italien Città di Milano qui devait servir de base de ravitaillement à l’Italia n’avait pas encore quitté Tromsoe.

Le 3 mai, après avoir attendu en vain des conditions météorologiques plus favorables, l’Italia appareilla. Il parcourut la distance Stolp – Stockholm (650 km) en 7 h 30. Le 4 mai, il put atterrir à Vadso, étape de ravitaillement en combustibles et en vivres. Là encore, le vent souffla si fort et les chutes de neige furent si importantes que l’Italia ne put repartir rapidement comme Nobile le souhaitait. Attaché à son mât d’amarrage, il pivotait tout autour et il fallut rallumer les moteurs pour offrir une résistance au vent. Il repartit le 5 mai et le lendemain, à 11 h 30, il était prêt à atterrir au Spitzberg. Dans la baie du Roi, le Città di Milano venait juste d’arriver. Nobile pensa que si les tempêtes n’avaient pas retardé  l’Italia, le dirigeable serait arrivé à destination avant sa base !

Lorsque Nobile eut établit le contact avec le navire et demandé un renfort d’hommes pour aider à l’atterrissage, son commandant Romagna refusa de lui apporter la moindre aide prétextant que les hommes du navire n’étaient pas tenus d’effectuer des corvées à terre. Ce furent les mineurs de la base de Ny Aalesund qui après deux heures d’effort amarrèrent le dirigeable à son mât.

Les projets de Nobile, après avoir remis en état le moteur défaillant, étaient d’effectuer cinq grands vols de reconnaissance en mai et dans les premiers jours de juin. L’Italia devait reconnaître la terre de Nicolas II, la côte sibérienne, le Groenland, la terre François-Joseph et le pôle Nord.

La première reconnaissance eut lieu le 11 mai et ne dura que 8 heures, une tempête de neige obligea l’Italia à rebrousser chemin en direction de la terre Nicolas II.
Une seconde, dans la même direction, eut lieu le 15 mai et dura soixante-neuf heures. Des conditions atmosphériques favorables et une excellente visibilité permirent à l’équipe scientifique d’observer une zone de 60.000 km².

Le 23 mai à 4 h 28 , l’Italia s’élança vers le pôle. A son bord, le radio Pedretti fut remplacé par Biagi et le journaliste Tomaselli par Ugo Lago. Le bulletin météo de Tromsoe prévoyait des conditions favorables, ce que confirmait Malmgren. Pendant les premières heures de son voyage au pôle l’allure de l’Italia fut bonne, mais des bancs de nuage se levèrent rendant difficile le travail des hommes chargés de faire le point. Malmgren, confiant, continuait d’affirmer que le temps allait s’arranger. Le vent leur était pour l’instant favorable, mais il ne le serait plus lors du trajet du retour et la durée en serait dangereusement accrue. Nobile hésita à rejoindre l’Alaska, mais les observations scientifiques n’auraient pas pu être effectuées. Ce fut un argument de poids.

Le 24 mai à 0 h 24 après dix-neuf heures de voyage, l’Italia atteignit le pôle Nord. Après une cérémonie au cours de laquelle Nobile jeta le drapeau italien, le « Gonfalone » de la ville de Milan qui avait en partie subventionné l’expédition, une médaille de la Vierge du feu et une croix de chêne confiée personnellement par Sa Sainteté Pie XI, il remit le cap au sud vers la baie du Roi le 24 mai à 2 h 20 . Le vent soufflait très fort, L’Italia tantôt accélérait pour passer au plus vite la dépression, tantôt coupait ses moteurs pour éviter de doubler sa consommation de carburant.

Des rafales imposaient un important effort de torsion au dirigeable et plusieurs avaries se succédèrent. Nobile comprit que l’expédition se trouvait vraiment en péril. L’inclinaison du dirigeable s’accrût malgré la mise en route des trois moteurs. La banquise se rapprocha. Nobile donna l’ordre de couper les moteurs et de larguer la chaîne d’équilibrage, mais la chute fut rapide. L’Italia s‘écrasa sur la banquise le 28 mai 1928.