Wilkins rejoint l'Antarctique durant la période 1928 - 1930. Avec l'expédition Wilkins-Hearst financée par l'American Geographical Society et de nombreux dons cumulés à la vente de droits de publication, Wilkins s'achète deux nouveaux monoplans Lockheed Vega.
Il quitte New-York le 22 septembre 1928 et atteint l'île de la Déception le 6 novembre à bord du navire Hektoria.
Un premier vol de courte durée (le premier en Antarctique) a lieu le 16 novembre 1928. Dix jours plus tard, en recherchant une meilleure base de départ, Wilkins frôle la catastrophe en atterrissant sur une plaque de glace qui se brise.
Le 20 décembre, après avoir prolongé la piste terrestre, il s'envole avec Ben Eielson et atteint le sommet de la terre de Graham. A 71° 20 ' Sud, il fait demi-tour et retourne à l'île de la Déception après 11 heures de vol. Il vient de parcourir 2.100 km dont 1.000 au-dessus de terres jusqu'alors inconnues.
Un second voyage plus court (800 km) a lieu le 10 janvier 1929.

La même année, Wilkins est passager à bord du Graf Zeppelin qui effectue un voyage autour du monde, puis en septembre, il revient en Antarctique et tente, sans succès, la grande traversée du continent.