Det vitenskapelige programmet til ekspedisjonen var svært omfattende.
I sju år utførte mannskapet dybdemålinger, strømmålinger, temperaturmålinger, nordlysobservasjon og målinger av jordmagnetisme i havområdene utenfor Sibir og Nordøstpassasjen. Ansvarlig for forskningen var den unge forskeren Harald Ulrik Sverdrup.
Hvordan utførte ekspedisjonen forskningen i sju år?
For å kartlegge Polhavets karakter, dybde og utstrekning skulle Amundsen i likhet med Nansen benytte et skip i drift over Polhavet. Fra skipet kunne forskningen utføres inne i skipet, fra skipets dekk og på drivisen. Både «Fram» og «Maud» hadde egne laboratorier hvor observasjoner kunne bearbeides. Målet var å drive innefrosset i isen over Polhavet.
En tredelt ekspedisjon
Formelt varte «Maud»-ekspedisjonen fra 1918-1925, men ble utført i tre ulike deler: 1918-1920, 1920-1921 og 1922-1925