W 1900 roku Amundsen studiował magnetyzm u niemieckiego polarnika i czołowego eksperta w kwestiach magnetyzmu ziemskiego Georga von Neumayera (1826–1909) w instytucie Deutsche Seewarte w Hamburgu, a następnie wiedzę poszerzał w obserwatoriach w Wilhelmshaven i Poczdamie.

W styczniu 1901 roku na potrzeby wyprawy Amundsen zakupił statek – był to niewielki slup „Gjøa” z 1872 roku o wadze zaledwie 46 ton i długości 70 stóp. Załoga statku składała się z 7 osób. Latem Amundsen udał się w pięciomiesięczny rejs po wschodnich wodach Grenlandii, by przetestować statek i prowadzić obserwacje oceanograficzne dla Nansena.

W listopadzie plan wyprawy przez Przejście Północno-Zachodnie został przedstawiony Norweskiemu Towarzystwu Geograficznemu, które zapewniło częściowe finansowanie przedsięwzięcia. Na wyprawę Amundsen zrekrutował: zastępcę dowódcy Godfreda Hansena (1876–1937) – porucznika duńskiej marynarki wojennej, nawigatora, geologa i astronoma;