Он по-прежнему остро интересовался проблемами Севера и входил в комиссию по исследованию Северного морского пути – 8 тысяч километров от Архангельска до Анадыря через 5 морей Ледовитого океана: Белое, Карское, Норденшельда (ныне – Лаптевых), Восточно-Сибирское и Чукотское.
Эта задача имела огромное стратегическое и хозяйственное значение для России. В 1908 году Совет министров признал необходимым «в возможно скором времени связать устья Лены и Колымы с остальными частями нашего Отечества как для оживления этого обширного района северной Сибири, отрезанного ныне от центра, так и для противодействия экономическому захвату этого края американцами, ежегодно посылающими туда из Аляски свои шхуны».
Начальник Главного гидрографического управления генерал-майор А. Вилькицкий, много работавший над воплощением этой идеи, предложил Колчаку включиться в подготовку экспедиции. Вместе с Маттисеном, ветераном экспедиции барона Толля, Колчак разработал ее проект. В нем предлагалось использовать стальные суда ледокольного типа, причем не такие, как макаровский «Ермак». Тот был рассчитан на ломку льда. Но океанский полярный лед, в отличие от прибрежного, никакое судно ломать и колоть было не в состоянии. Целесообразнее была конструкция, рассчитанная на раздавливание льда, с использованием для этого веса корабля. Опыт натолкнул Колчака и его друзей на мысль о постройке кораблей типа «Фрама» знаменитого Нансена, но, в отличие от него, не деревянных, а стальных. Это был проект типа ледокола (а фактически «ледодава»), который лег в основу дальнейшего развития ледокольного флота до наших дней.
По проекту Колчака и Маттисена на Невском судостроительном заводе в Петербурге были построены два ледокола такого типа – «Таймыр» и «Вайгач», водоизмещением по 1200 тонн каждый. В 1909 году они были спущены на воду. Корабли были хорошо оснащены для проведения исследований и, поскольку считались военными, имели на вооружении пушки и пулеметы. Степень их надежности и непотопляемости была настолько высокой, что они еще много лет служили исследовательским и спасательным целям и позволили сделать крупнейшие открытия. Так, в 1913 году капитан 2-го ранга Борис Вилькицкий (младший) открыл на них архипелаг Северная Земля (первоначально – Земля императора Николая II), а в 1914–1915 гг. им же был проложен Северный морской путь. Ледокол «Вайгач» затонул в 1918 г., наскочив на подводную скалу в Енисейском заливе, а «Таймыр» оставался в строю почти тридцать лет, в 1938 г. он участвовал в снятии с льдины полярной станции папанинцев.
Осенью 1909 года ледоколы направились из Петербурга через Суэцкий канал на Дальний Восток: «Вайгач» – под командой Колчака и «Таймыр» – Маттисена. Летом 1910 года они прибыли во Владивосток, куда вскоре приехал и начальник экспедиции полковник И. Сергеев.
На первое время задачи были поставлены ограниченные: пройти в Берингов пролив и обследовать его район, имея основным пунктом для съемок и астрономических наблюдений мыс Дежнева, а на зимовку вернуться во Владивосток. Основная часть программы откладывалась на следующий год. Задание было выполнено.
По возвращении во Владивосток Колчак узнает о благоприятных переменах в Морском министерстве. Пост министра занял дельный и энергичный адмирал И.К. Григорович, тоже ветеран Порт-Артура. Разработанная при участии Колчака программа модернизации флота обрела поддержку главы правительства П.А. Столыпина. В связи с этим, его просили вернуться в Петербург и продолжить работу в Морском генеральном штабе по проведению в жизнь судостроительной программы. После некоторого колебания он ответил согласием и зимой приехал в столицу. Работы экспедиции продолжались уже без него.
На этом непосредственная, столь плодотворная и значимая деятельность А.В. Колчака как полярного путешественника и исследователя закончилась. Однако мысли о далеком Севере его не покидали. В частности, в 1912 году он участвовал в обсуждении плана известной экспедиции Георгия Седова к Северному полюсу и подверг его критике за авантюризм, вообще выступая против «престижной гонки к полюсу, а за практическое освоение доступных для плавания северных морей». И уже в Гражданскую войну, будучи Верховным правителем и находясь в Сибири, он держал карту полярных исследований в своем рабочем кабинете и способствовал организации «белогвардейской», как ее именовали в советской литературе, Карской экспедиции Б.А. Вилькицкого (младшего) и экспедиции полковника Котельникова на север Оби. При его правительстве был образован Комитет по исследованию и использованию Северного морского пути, наметивший планы дальнейших экспедиций.
