Depuis 1840, avec l'explorateur Sir James Ross, aucune expédition britannique pour l'Antarctique n'a été organisée. Aussi, Sir Clements Markham, Président de la Royal Geographical Society, décide-t-il de préparer la National Antarctic Expedition. Les fonds sont difficiles à trouver et ne dépassent pas 12.000 livres sur les 50.000 espérées. Fin 1898, Markham désespère de pouvoir mener à bien son projet, lorsqu'en mars 1899, Llewellyn Longstaff, un homme d'affaires londonien offre 25.000 livres. Le Parlement en promet alors 45.000.
Scott qui connaît déjà Markham, lui propose d'être le commandant de son expédition. Le navire Discovery, un trois-mâts en bois de 52,4 m de long dont la proue est renforcée par une couverture d'acier, est fabriqué à Dundee pour la somme de 50.000 livres. C'est la première fois que les Britanniques fabriquent un bateau spécialement destiné à l'exploration scientifique.
En octobre 1900, Scott et Markham se rendent en Norvège pour consulter le grand explorateur Fridtjof Nansen.

Le 6 août 1901, le Discovery quitte l'île de Wight. Son but est d'explorer l'Antarctique, mais également d'effectuer des recherches magnétiques, biologiques, météorologiques, océanographiques et géologiques. Les principaux membres de l'expédition sont :

Le lendemain, Scott entreprend une ascension au-dessus de la plate-forme de Ross. A bord du ballon Eva, rempli de 240 m³ d'hydrogène, il s'élève dans les airs à une hauteur de 244 m. Puis c'est au tour de Shackleton, explorateur britannique qui deviendra célèbre et dont c'est là la première expérience en Antarctique.

Le 23 avril 1902, le soleil disparaît et la longue nuit polaire débute. Le Discovery est emprisonné par les glaces dans le détroit Mc Murdo. Il faut attendre le 22 août pour que le soleil se montre à nouveau et que la température remonte à - 15 ° C.
Plusieurs expéditions commencent alors à se préparer.

En septembre 1902, Scott et ses équipiers acheminent des vivres, afin de constituer plusieurs dépôts dans le but d'effectuer une expédition vers le pôle Sud. Le 2 novembre 1902, Robert Falcon Scott, Edward Wilson et Ernest Shackleton, équipés de traîneaux tirés par des chiens, partent vers leur but. Ils traversent la terre Victoria. Les chiens s'épuisent. Les hommes, qui subissent la faim et le blizzard, atteignent, le 30 décembre 1902, 82° 16' Sud, le point le plus près du pôle jamais atteint, mais ne peuvent poursuivre plus loin. Il ne leur reste que 7 chiens sur les 19 du départ, et Shackleton est atteint de scorbut. Il va si mal qu'il faut se dépêcher d'atteindre la base. Les deux derniers chiens sont abattus et la nourriture de ces derniers est jetée sur la glace, afin d'alléger les traîneaux pour aller plus vite. Lorsque le blizzard souffle, il n'est pas question d'avancer et les trois hommes doivent rester sous leur tente. Finalement, ils sont repérés par l'équipage du Discovery le 3 février 1903.

Une autre expédition dirigée par le lieutenant Albert Armitage a pour objectif d'escalader les montagnes occidentales, de trouver une route vers l'intérieur et d'atteindre et explorer la calotte glaciaire. Le 24 novembre 1902, l'équipe traverse le détroit Mc Murdo et après 2 jours d'escalade, atteint un plateau à 1.520 m d'altitude. En contrebas, se situe le glacier Ferrar, passage possible vers l'intérieur. Les explorateurs poursuivent leur progression et le 5 janvier 1903, ils gravissent 2.740 m de calotte glaciaire pour la première fois.

Tandis que le navire se prépare à passer sa deuxième nuit polaire dans les glaces, Scott fait débarquer plusieurs hommes qui montent à bord du navire de secours le Morning. Scott se concentre alors sur son nouveau but : le glacier Ferrar et la calotte glaciaire. Il profite de la nuit polaire pour s'entraîner à de longues randonnées et le 26 octobre 1903, il quitte le navire avec 9 membres d'équipage. Le 13 novembre, ils atteignent le sommet et débutent la traversée de la calotte. Ils achèvent leur randonnée avec une équipe réduite le 30 novembre 1903.

En janvier 1904, le Morning revient avec le navire Terra Nova. Il apporte une mauvaise nouvelle. Si le Discovery n'est pas dégagé dans les 6 semaines, il devra être abandonné. Le dynamitage de la banquise commence alors. Elle se fend peu à peu avant d'être forcée par les deux autres navires. Le 16 février 1904, le navire est libre.

Après avoir mené un travail scientifique d'envergure, et malgré de nombreuses pertes humaines, les explorateurs sont fêtés en héros lors de leur retour en Angleterre.