Во время исполнения флотской службы он неоднократно встречался с сэром Клементсом Маркхэмом, президентом Королевского географического общества, и произвёл на последнего весьма положительное впечатление своим умом и умением держать себя. Когда в самом конце XIX века Королевскому географическому обществу понадобился человек, способный возглавить экспедицию к Южному полюсу, Клементс Маркхэм приложил все усилия, чтобы на эту должность был принят Скотт.
Скотт не сталкивался ранее со сложностями изысканий в полярных широтах. Он решил проблему, установив контакты с теми, у кого был подобный опыт, – посетил Осло, чтобы проконсультироваться у Фритьофа Нансена, норвежского исследователя Арктики (впоследствии Нансен стал послом Норвегии в Лондоне). Они стали друзьями, и Скотт принял совет Нансена использовать в качестве тягловой силы ездовых собак. Для первой попытки покорения Южного полюса Скотт приобрёл в России двадцать кобелей и трех сук.
К 1900 году были назначены первые участники экспедиции. Скотт настоял на том, чтобы все назначения согласовывались с ним лично, и проявил способность быстро принимать верные решения. Поскольку впереди команду ждали серьёзные испытания, участники должны были быть молоды и находиться в хорошей физической форме. Однако, когда Скотт познакомился с Эдвардом Уилсоном, молодым врачом и художником, тот страдал воспалением подмышечных лимфоузлов и заражением крови, а лёгкие его были ослаблены туберкулезом. Тем не менее Скотт оценил силу духа молодого врача и принял его в команду. По его выбору в экспедицию попал и Эрнест Шеклтон, позднее прославившийся собственными экспедициями в Антарктике.
На деньги, собранные сэром Клементсом Маркхэмом, был построен корабль «Дискавери» («Открытие»), стоивший 49 277 фунтов и спущенный на воду 21 марта 1901 года. Скотт приобрёл для экспедиции также и воздушный шар, стоивший 1300 фунтов. Молодые король и королева, Эдвард VII и Александра, поднялись на борт корабля для его осмотра в Каусе. Сэр Клементс Маркхэм сказал о команде: «Никогда ещё столь замечательная команда не покидала эти берега, и никогда ещё экипаж не возглавлял капитан лучше этого».
Путешествие на юг было длительным и сложным. «Дискавери» обнаружил течь и не мог двигаться со скоростью более семи узлов на всех парах. Однако судно успешно достигло Новой Зеландии, где удалось устранить течь и пополнить запасы. Экипаж продолжил движение на юг, к плавучим льдам и крайним южным широтам. Скотт и Шеклтон были первыми людьми, предпринявшими воздухоплавание в Антарктике, однако в воздушном шаре тоже обнаружилась течь, и им воспользовались лишь однажды.
Недостаток опыта выживания в полярных широтах сказывался во всём – от неумения управлять собачьей упряжкой и верно оценивать расстояния до сложностей в приготовлении пищи и защите от обморожений. Им пришлось буквально на лету вырабатывать жизненно необходимые навыки обитания в местности, где пот мгновенно замерзает, а метель может начаться в любую минуту. Тем не менее, проведя год на льду, из которого их корабль словно вырастал, они научились очень многому.
В ноябре 1902 года они предприняли бросок в сторону полюса, но попытка оказалась неудачной – заболели собаки. Команда Скотта впервые в истории человечества перешла за 80-ю параллель, за которой все карты были сплошным белым пятном. Им пришлось начать убивать слабеющих собак и скармливать их мясо другим, более сильным. У Шеклтона из-за недостатка витаминов в рационе появились первые признаки цинги, а Уилсон так сильно страдал от снежной слепоты, что вынужден был завязать глаза и ориентироваться по голосу Скотта. Попытка достичь полюса длилась девяносто три дня. 31 декабря, когда Скотт был вынужден дать приказ возвращаться, они находились в четырехстах восьмидесяти милях от полюса. На обратном пути погибло ещё несколько собак, но все люди выжили и были готовы к следующей попытке.
Корабль, осуществляющий поддержку экспедиции, «Морнинг» («Утро»), пополнил запасы команды и забрал домой нескольких её членов, включая Шекл-тона. Исследования продолжались, несмотря на температуру порядка -55 °C. «Дискавери» оказался значительно затёрт льдами, и, чтобы вывести его в открытое море, понадобились совместные усилия нескольких ледоколов и динамит. Команда вернулась в Портсмут в сентябре 1904 года. За выдающиеся достижения Скотт особым назначением Королевского флота был произведён в капитаны. Далее была череда выставок рисунков и минералогических образцов, лекций и поездок. Скотт стал настоящей знаменитостью. Был опубликован отчёт экспедиции в двух томах, богато проиллюстрированный замечательными рисунками Уилсона. Несмотря на относительный успех, правительство проигнорировало просьбы Скотта сохранить «Дискавери», и судно было продано.
В 1907 году Скотт продолжил службу во флоте капитаном на различных судах, в 1908-м познакомился с Кэтлин Брюс и женился на ней. В это же время Шеклтон предпринял собственную попытку достичь полюса, но его команда повернула назад, не дойдя до полюса всего девяноста семи миль. Зов Антарктиды навеки впечатался в сердце как Скотта, так и Шеклтона, но именно вторая экспедиция Скотта стала известна всему миру.
Скотт писал, что «основная цель экспедиции – достичь Южного полюса и добыть для Британской империи честь этого достижения». Во второй попытке добраться до полюса наука играла уже второстепенную роль.
Скотт многому научился в предыдущей экспедиции, кроме того, пока съезжалась команда и собирались средства на экспедицию, он ещё раз съездил на консультацию к Нансену. Фонды пополнялись медленно, и некоторым участникам экспедиции пришлось изыскивать средства для того, чтобы получить место в команде. Капитан Оутс был ответственным за лошадей. Уилфред Брюс, шурин Скотта, отправился в Россию для закупки необходимых для экспедиции ездовых собак. Команда Скотта также хотела поэкспериментировать с мотосанями.
Норвежский исследователь Руальд Амундсен также направлялся к югу. Сначала он интересовался исследованиями Крайнего Севера, но в 1909 году американец Роберт Пири провозгласил, что достиг Северного полюса, и Амундсен сосредоточил внимание на Южном полюсе, пока ещё не покоренном. Он вёз с собой сотню собак и запасы продовольствия на два года. Он был хорошо знаком с климатом полярных широт и тщательно спланировал маршрут. Скотт в это время всё ещё был занят сбором средств в Австралии и Новой Зеландии. Наконец, приняв на борт последний груз, корабль «Терра Нова» («Новая земля») отплыл 29 ноября 1910 года. Два месяца спустя Скотт получил телеграмму от Амундсена, отправленную уже после его отплытия. В ней было только: «Имею честь сообщить, что “Фрам” направляется в Антарктику. Амундсен».
«Терра Нова» достигла паковых льдов 9 декабря, пробилась сквозь них и бросила якорь на материковом льду в январе 1911 года. Сани, основное оборудование и припасы сгрузили на лёд, и тут он проломился под мотосанями, самыми тяжёлыми из всех, и они ушли на дно. Началось медленное продвижение вперёд, всё дальше и дальше на юге разбивались перевалочные лагеря. Лошади оказались совершенно не приспособленными к условиям Антарктиды, а у людей вскоре стали отмечаться обморожения.
Погода была ужасной: частые метели то и дело приковывали путешественников к палаткам. К тому моменту, как они достигли последнего лагеря, протащив сани вверх по леднику в 10 000 футов, все лошади были мертвы. Скотт выбрал Уилсона, Эванса, Оутса и Бауэрса для последнего броска к полюсу, в котором каждый участник должен был тащить двести фунтов груза на санях.
Храбрая пятёрка пробивалась вперёд сквозь пургу и достигла 89-й параллели, последней перед самим полюсом. Вскоре после этого они наткнулись на следы собак и саней экспедиции Амундсена. Скотта и товарищей охватило отчаяние, но всё же они продолжили путь вперёд, решив во что бы то ни стало достичь полюса.
17 января 1912 года они наконец стояли в самой южной точке Земли. Здесь они обнаружили палатку и листок бумаги, на котором подписались пять человек: Руальд Амундсен, Олаф Олафсон Бьяаланд, Сверре Хассель, Оскар Вистинг и Хильмер Ханссен. Записка была датирована 14 декабря 1911 года. Разочарование опустилось на плечи команды Скотта тяжёлым грузом – в истории человечества было не так много гонок, где на кон было поставлено столь многое, и победитель так ненамного опередил побеждённого.
Обратный путь начинался вполне нормально, но вскоре Эванс отморозил последние фаланги пальцев. Уилсон растянул сухожилие в ноге, у Скотта было повреждено плечо, а у Оутса началась гангрена пальцев ног. Крайняя усталость и моральная опустошённость не давали заживать даже небольшим ранам. Им пришлось заплатить слишком страшную цену за то, чтобы оказаться вторыми.
Еды не хватало, и каждый участок пути до следующего перевалочного лагеря превратился в гонку со смертью. Топлива тоже было недостаточно, и угроза погибнуть от холода стала вполне реальной. 16 февраля Эванс упал и уже не смог идти дальше. Весь следующий день он боролся за жизнь, но едва мог стоять и вскоре умер.
