Корабль вышел из Мурманска 9 августа. Экспедицию возглавлял министр морского флота СССР Тимофей Гуженко, но ключевая роль в управлении судном принадлежала капитану Юрию Кучиеву. Для похода была разработана специальная тактика преодоления многолетних льдов; экипаж и научная группа, состоявшие из более чем 200 человек, получили усиленное снабжение, включая восьмимесячный запас продовольствия.
Движение осложнялось плотным туманом и мощным трёхметровым ледяным покровом Центрального полярного бассейна, однако ледокол уверенно шёл по выбранному курсу. 15 августа «Арктика» пересекла 85-ю параллель, а ровно через двое суток, в 4 часа утра по московскому времени, достигла «макушки» Земли.
На Северном полюсе участники экспедиции установили на льду десятиметровый флагшток и подняли Государственный флаг СССР. Капитан Кучиев принёс к флагштоку древко флага Георгия Седова — полярного исследователя, погибшего при попытке достичь полюса в 1914 году. На дно океана опустили памятную капсулу с текстом гимна и проекта Конституции СССР.
Ледокол провёл на вершине планеты 15 часов, в течение которых учёные выполнили комплекс важных исследований и наблюдений.
Этот исторический поход не только подтвердил техническое превосходство атомоходов проекта 1052, но и впервые доказал возможность транзитного прохождения Северного морского пути практически в любое время года . За успешную операцию капитану Кучиеву было присвоено звание Героя Социалистического Труда.