Амундсен достига целта си още на 14 декември 1911 г., изпреварвайки британската експедиция на Робърт Фалкон Скот с 35 дни. Той обаче успява да обяви постижението си чак когато достига Хоубарт, Австралия.
Южният полюс не е била първоначалната цел на Амундсен. След покоряването на Северозападния проход той планува експедиция до Северния полюс. След като Северния полюс бива достигнат през 1909 от Фредерик Кук, и впоследствие от Робърт Пири, Амундсен променя плановете си.
Когато отпътува с кораба „Фрам“, използван по-рано от Фритьоф Нансен за преодоляване на 85° с.ш., само трима души знаят за истинската цел на експедицията: Амундсен, брат му Леон и капитана на „Фрам“ Торвалд Нилсен. Амундсен се опасява, че Нансен ще откаже употребата на „Фрам“, а освен това вероятно иска да запази в тайна от Робърт Скот, че ще стане негов конкурент в покоряването на Южния полюс.
На 14 януари 1911 експедицията достига северния бряг на шелфовия ледник Рос и в Китовия залив разтоварва провизии и построява базов лагер, който е наречен „Фрамхайм“ (Домът на Фрам). Китовият залив се намира с 96 км по-близо до Южния полюс от нос Евънс където английската експедиция, ръководена от Скот, построява своя базов лагер. Макар да има преимущество с построяване на базов лагер по-близо до Южния полюс, Амундсен трябва да се пребори с предизвикателството да открие път през абсолютно непознат терен, докато Скот възнамерява да използва пътя, открит от Ърнест Шакълтън през 1908, преминаващ по ледника Биърдмор и достигащ до антарктичното плато.
Настъпващата зима Амундсен и хората му прекарват в построяване на лагери с провизии, на 80°, 81° и 82° ю.ш., а самия преход до полюса смятат да осъществят след като започне затопляне по време на антарктичната пролет. На 8 септември 1911 настъпва затопляне и Амундсен решава, че пролетта е започнала, след което с екип от 8 души започва преход към Южния полюс. Скоро обаче температурите падат рязко до под -50°С. На 12 септември решават да достигнат до лагера на 80° ю.ш., да оставят носените провизии, след което всички да се завърнат обратно в базовия лагер и да изчакат по-добро време. На 15 септември експедицията достига лагера на 80° ю.ш. и след оставянето на провизиите последва максимално бързо изтегляне към базовия лагер.
На 19 октомври започва повторен щурм, в който участват само петима души. Взимат 4 шейни с 52 кучета. На 23 октомври стигнат до лагера с провизии на 80° ю.ш., и на 3 ноември – лагера на 82° ю.ш. На 15 ноември стигат до 85° ю.ш. и спират да починат за един ден. Намират се в основата на трансантарктическата планинска верига. Изкачването към антарктичното плато започва на 17 ноември и продължава 4 дни. На 21 ноември експедицията стига до полярното плато където 24 от кучетата са заклани, костите са дадени на останалите кучета за храна, а хората изяждат част от кучешкото месо, като складират остатъка за връщането си. Времето е бурно и групата престоява 3 дни в очакване на подобрение, но накрая се отказват да чакат повече и на 25 ноември продължават прехода. Бурното време затруднява силно придвижването. Стигат 87° ю.ш. на 4 декември. На 7 декември стигат до 88° 23' ю.ш., което е най-южната ширина, достигана до този момент. Намират се на 180 км от Южния полюс.
На 14 декември 1911 петимата заедно с впряг от 16 кучета, стигат до Южния полюс. Там те оставят малка палатка и писмо, в което описват постижението си в случай че не успеят да се приберат до Фрамхайм. Амундсен изпреварва с цял месец английската експедиция на Робърт Скот, който намира смъртта си по обратния път на 11 мили от спасителния лагер с провизии. След покоряването на Южния полюс Амундсен е посрещнат в родината си триумфално.
