Первые исследования Арктики в XI-XVII веках
В XI веке русские мореплаватели начали осваивать побережье Северного Ледовитого океана. В 1032 году, согласно записи в Никоновской летописи, новгородский посадник Улеб совершил поход с Северной Двины к «Железным воротам», то есть к проливу Карские ворота либо к проливу Югорский Шар (отделяют Южный остров архипелага Новая Земля и остров Вайгач от материка и друг от друга).
В XII-XIII веках поморами были исследованы острова Вайгач, Новая Земля, а в конце XV века — острова архипелага Шпицберген и остров Медвежий в Баренцевом море. С XIII века началась крестьянская колонизация Беломорья. В 1499 годк в низовьях Печоры был основан Пустозерск — первый русский заполярный город (просуществовал до 1960-х годов; находился в 20 км от нынешнего города Нарьян-Мара).
В 1533 году на мурманском берегу Баренцева моря был основан Трифонов Печенгский монастырь, который наряду с Соловецким монастырем на одноименном острове в Белом море (1429) стал важным пунктом освоения Арктики. Главным русским портом на европейском севере России вплоть до XX века оставался Архангельск, основанный в 1584 году.
В XVI-XVII веках русскими купцами активно осваивался так называемый Мангазейский морской ход, участок Северного морского пути (СМП) от устья Северной Двины до Тазовской губы в устье Оби. В 1601 году на реке Таз по царскому указу был построен город Мангазея (просуществовал до 1672 года), который являлся торговым и военным форпостом русского государства в Арктике. В тот же период на реке Ухте кустарным способом начали добывать нефть: ее собирали с поверхности воды и в прибрежных ямах.
XVII-XVIII века
В 1648 году казачий атаман Семен Дежнев предпринял плавание вдоль берегов Чукотки. Он открыл пролив между Азией и Америкой, составил чертеж рек Анадырь и Анюй. В 1686-1688 годах торговая экспедиция Ивана Толстоухова обошла морем с запада на восток Таймырский полуостров.
В 1712 году землепроходцы Меркурий Вагин и Яков Пермяков положили начало исследованию Новосибирских островов. В 1728 году, в ходе Первой Камчатской экспедиции (1728-1729), организованной по указу императора Петра I, офицер русского флота Витус Беринг подтвердил наличие пролива, разделявшего Чукотку и Аляску.
В 1733-1743 годах российскую Арктику исследовала Великая Северная экспедиция Витуса Беринга, братьев Дмитрия и Харитона Лаптевых, Степана Малыгина, Семена Челюскина и других. Ее участники во время морских и пеших походов нанесли на карту почти все русское побережье Ледовитого океана, а также берега Охотского и Берингова морей. Ими были описаны полуостров Аляска, Алеутские и Командорские острова.
Корабль ее величества «Помощь во льдах», Томас Сьюэлл Робинс, 1853 год
В 1741-1742 годах Семен Челюскин в пешем походе описал западное и северное побережье полуострова Таймыр, где выявил северную оконечность Азии, которая в 1843 году была названа в его честь мысом Челюскина.
В 1746 году по материалам Великой Северной экспедиции была составлена «Карта генеральная Российской империи, северных и восточных берегов, прилежащих к Северному Ледовитому и Восточному океанам с частью вновь найденных через морские плавания западных американских берегов и острова Япона».
В 1765 году по плану, разработанному русским ученым Михаилом Ломоносовым, была организована Арктическая экспедиция Василия Чичагова. Целью похода был поиск морского прохода от Шпицбергена до Камчатки через воды, близкие к Северному полюсу. Несмотря на неудачу, материалы экспедиции значительно обогатили отечественную науку.
В 1799 году была основана торгово-промышленная Российско-Американская компания, деятельность которой способствовала исследованию и освоению русскими поселенцами Аляски и Алеутских островов.
XIX — начало XX века
В 1820-1824 годах экспедиция под руководством Фердинанда Врангеля и Федора Матюшкина, лицейского друга Пушкина, обследовала побережье Северного Ледовитого океана от устья реки Колымы до Колючинской губы на Чукотке. В эти же годы полярный исследователь Федор Литке составил картографическое описание архипелага Новая Земля.
В 1873 году австро-венгерской экспедицией Юлиуса Пайера и Карла Вейпрехта был открыт архипелаг Земля Франца-Иосифа, который в 1914 году был объявлен российской территорией.
В 1878-1879 годах состоялась экспедиция шведского исследователя барона Нильса Норденшельда, профинансированная совместно шведским правительством, шведскими и русскими предпринимателями. Ей впервые в истории удалось пройти Северным морским путем и выйти через Берингов пролив в Тихий океан.
С конца XIX века активизировалось заселение российской Арктики. В 1870-х годах архангельские губернаторы организовали переселение ненцев на острова архипелага Новая Земля для постоянного проживания. В 1894 году правительство Российской империи по инициативе министра финансов Сергея Витте разработало план по освоению Крайнего Севера. Было запланировано строительство порта и железной дороги на Кольском полуострове.
Согласно этому плану, в 1898 году в Екатерининской гавани Кольской губы был заложен военный порт Александровский (ныне — Полярный), а в 1916 году — Романов-на-Мурмане (ныне — Мурманск). Для скорейшего освоения этой территории переселенцам предоставляли льготы: всех жителей освобождали от уплаты налогов, а мужчин — от обязательного прохождения воинской службы.
В 1900-1902 годах Императорской Академией наук была снаряжена Русская полярная экспедиция во главе с бароном Эдуардом Толлем и лейтенантом флота Александром Колчаком. Она провела исследование Новосибирских островов, нанесла на карту Арктики около двухсот новых географических названий.
В 1913-1915 годах гидрографическая экспедиция под руководством Бориса Вилькицкого открыла архипелаг Северная Земля, а затем совершила первое в истории плавание Северным морским путем из Владивостока в Архангельск.
Советский период
В 1920-1930-х годах в СССР была развернута широкая программа правительственных мероприятий по изучению и освоению Крайнего Севера. 4 марта 1920 года президиум Высшего совета народного хозяйства РСФСР утвердил положение о Северной научно-промысловой экспедиции (Севэкспедиции; с 1925 года — Институт по изучению Севера, с 1958 года — Арктический и антарктический научно-исследовательский институт).
Перед ней была поставлена задача координации всех научно-исследовательских работ в Арктике. 15 апреля 1926 года было принято постановление президиума ЦИК СССР, согласно которому территорией Советского Союза были объявлены все земли и острова между меридианами 32°4’35» восточной долготы и 168°49’30» западной долготы, расположенные в Северном Ледовитом океане к северу от побережья СССР и до Северного полюса.
В 1931 году было открыто первое промышленное нефтяное месторождение на Русском Севере — Чибьюское (Северный край, ныне — Республика Коми). Добыча на нем началась в 1939 года. В 1932 году при Совете народных комиссаров СССР было создано Главное управление Северного морского пути (Главсевморпути), которому было поручено народно-хозяйственное освоение Арктики и обеспечение судоходства по Северному морскому пути от Белого моря до Берингова пролива.
Кроме того, на Главсевморпуть возлагалась организация геологических работ, поисков и разведки полезных ископаемых в Арктике. Первым руководителем ведомства в 1932 году стал полярный исследователь Отто Шмидт. В том же году он возглавил поход ледокольного парохода «Сибиряков», который прошел СМП за одну навигацию (65 дней).
В 1937 году советские летчики Валерий Чкалов и Михаил Громов впервые совершили перелет через Северный полюс. В том же году в СССР была организована первая дрейфующая научная станция «Северный полюс». Впоследствии такие станции работали в Центральной Арктике вплоть до 1991 года (программа действовала также в 2003-2015 годах).
В 1930-1940-е годы в СССР началось активное заселение и промышленное освоение Арктики, в том числе с использованием труда политзаключенных. В этот период были построены арктические порты Игарка, Диксон, Певек, Тикси, основаны города Нарьян-Мар, Норильск, Воркута и другие. Тогда же в арктических районах Западной Сибири были открыты первые большие запасы нефти и газа.
В 1948 году для активизации в регионе геологоразведочных работ в Ленинграде (ныне — Санкт-Петербург) был создан Научно-исследовательский институт геологии Арктики (ныне — Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана им. академика И. С. Грамберга).
В 1959 году был сдан в эксплуатацию первый в мире атомный ледокол «Ленин». А в 1977 году советский атомный ледокол «Арктика» стал первым в мире надводным судном, которому удалось достичь географической точки Северного полюса.
В 1960-1970-е годы были открыты крупнейшие нефтегазовые месторождения: Уренгойское (1966), Ямбургское (1969), Бованенковское (1971) и другие. В 1980-х годах нефтегазовые месторождения были обнаружены и на арктическом шельфе: Штокмановское (1988), Приразломное (1989) и другие.