Il se met à étudier en détail les précédentes expéditions polaires, et fin 1935, il soumet son projet qui est approuvé. Il étudie l'astronomie, la navigation, la radio, la cuisine, la médecine et la météorologie.

Il réunit son équipe : Pierre Chirchov est hydrobiologiste, Eugène Fédorov est géophysicien et astronome et Ernest Krenkel est opérateur radio, et met au point l'équipement polaire. Il prend contact avec plusieurs usines chargées de rechercher la diminution du poids et l'amélioration du matériel scientifique.

En plus du matériel scientifique et des objets courants, sont prévus des traîneaux, 2 canoës, 2 canots, des tentes imperméables, un poste T.S.F. et un anémotrope pour le faire fonctionner, ainsi qu'une dynamo à main en supplément.
Le poids de l'équipement à emporter sur la station dérivante est réduit au maximum. La tente de 52 kg (y compris les lits) de 2,5 m sur 3,7 m et de 2 m de hauteur est composée de tubes en duralumin et de quatre couches de tissu, avec un plancher pneumatique de 15 cm. Les couchettes sont superposées deux par deux. Les sacs de couchage sont en peaux de loups.

Du linge de soie, des vêtements en peaux de rennes et en laine, des bas en peau de chiens, des pantalons, gilets, chemises et bonnets en fourrure, des moufles de laine et de fourrure, des imperméables, des combinaisons de fourrure ou de duvet et plusieurs paires de bottes, composent l'équipement vestimentaire, prévu pour en changer environ tous les deux mois.

La question alimentaire est très étudiée et profite des progrès de la nutrition et de la découverte des vitamines. Il faut en diminuer au maximum le poids et le volume, mais aussi le mode de préparation. Il contacte l'Institut des Ingénieurs de l'Alimentation Sociale qui se charge de préparer des produits concentrés riches et de bon goût. La liste des vivres de l'expédition comporte 46 produits déshydratés, séchés et emballés dans des bidons de tôle soudés. Chaque bidon comporte une ration de 10 jours pour 4 hommes et pèse 44 kg. 135 bidons au total sont emportés dont 65 qui seront laissés en réserve sur l'île Rodolphe. Des aliments frais (beurre, viande, poisson) sont prévus pour leur permettre de consommer de véritables repas quotidiennement. Ils peuvent même s'offrir de bons dîners les jours de fêtes : caviar, jambon, fromage, lait concentré, bonbons, gâteau et cognac.

Une année complète est consacrée à la préparation méticuleuse de l'expédition et à la fin de l'été 1936, tout est prêt. Pendant une semaine, une répétition générale est organisée près de Moscou afin de tester le matériel.

Le 21 mars 1937, les membres de l'expédition aérienne quittent Moscou pour l'île Rodolphe, située à 82° N (environ 900 km du pôle Nord), choisie pour recevoir la base matérielle et technique et permettant le meilleur établissement d'une base aérienne pour faciliter le transport du matériel et des vivres. Des semaines sont consacrées à l'étude des glaces et aux vols de reconnaissance.

Le brise-glace Roussanov apporte les vivres, le carburant, et les matériaux de construction de la station de l'île Rodolphe. Le reste du matériel arrive à bord du Herzen. Quarante-deux hommes vont y demeurer.

Le 21 mai 1937, à 11 heures, l'avion de tête piloté par Michel Vodopianov, dépose l'équipe des quatre explorateurs sur une banquise à environ 20 km du pôle.

Aussitôt, trois tentes sont dressées : une pour installer la T.S.F., l'autre pour l'habitation et une troisième pour les travaux hydrologiques. Un aérodrome est aménagé. Puis une tente météorologique et une autre pour la cuisine sont montées. Trois autres quadrimoteurs doivent apporter le reste de l'équipement. Molokov atterrit le 25 mai, Alexéïev le 28 mai et Mazuruk le 5 juin 1937.

Le 6 juin, les quatre pilotes repartent laissant les quatre explorateurs sur leur banquise en dérive, avec pour seul compagnon leur chien Joyeux.