Экспедиция не только имела под собой глубокое научное обоснование, но и была исключительно рационально и продуманно организована. Специально для нее было построено судно. До того ни одна экспедиция, имевшая даже более солидную финансовую поддержку, не строила специального корабля.
В мировой печати резко осуждался проект Нансена, его называли «безумной затеей», «планом самоубийства». Когда в ноябре 1892 г. Нансен выступил со своим планом в Королевском Географическом обществе в Лондоне, против него ополчились все виднейшие полярные авторитеты. Однако при этом нельзя не отметить, что в России проект экспедиции Нансена на «Фраме» встретил самое благожелательное отношение и поддержку. Русские ученые выслали Нансену все изданные в России карты северных морей, сообщили сведения о температуре вод Берингова пролива и прилегающей части Ледовитого океана, предоставили ездовых собак; на случай аварии «Фрама» на островах Котельном и Ляхове, недалеко от Новосибирских островов, были устроены продовольственные склады.
Экспедиция на «Фраме», продолжавшаяся с июля 1893 г. по август 1896 г., увенчалась полным успехом. Одним из важнейших факторов, обеспечивших этот успех, была атмосфера товарищества и полного равенства, царившая на «Фраме». И создателем этой атмосферы был Нансен, который брался за всякое самое грязное, неприятное и трудное дело, возился с измерением глубин моря, таскал, когда приходилось, уголь, шил, мастерил, оставаясь в то же время авторитетнейшим главой экспедиции, в которого беззаветно верили. Трехлетний дрейф «Фрама», попытка Нансена в сопровождении Я. Юхансена достичь Северного полюса по плавучим льдам с помощью собачьих упряжек, наконец, зимовка на Земле Франца-Иосифа в выстроенной из камней и моха хижине были поистине подвигом, небывалым в истории открытий и путешествий.
Счастливое возвращение Нансена и «Фрама» вызвало необыкновенное воодушевление во всей Норвегии. Неудивительно, что, узнав о возвращении Нансена и его невероятных приключениях, Бьёрнстьерне Бьёрнсон воскликнул: «Это вам не бочка с водкой для одурманивания народа!» Успех экспедиции повлек за собой движение за развитие норвежской науки: по всей стране был проведен сбор средств, из которых был создан так называемый «фонд Нансена», предназначенный для поддержки научных исследований и издания научных работ. Экспедиция на «Фраме» не только укрепила авторитет Нансена, возведенного теперь в ранг национального героя Норвегии, но и значительно расширила его славу за рубежом, открыв ему широкий путь для дальнейшей деятельности в качестве дипломата и выполнения многообразных гуманных миссий.
Для Нансена достижение Северного полюса не было главной целью. Прежде всего он был ученым и свою экспедицию организовывал именно ради научных исследований. Богатый материал, полученный в результате экспедиции на «Фраме» и опубликованный в дальнейшем в шести объемистых томах (1900—1906 гг.), позволил составить все основные общегеографические и океанологические характеристики той части Северного Ледовитого океана, где дрейфовал «Фрам». Увлекательное описание своего героического путешествия к Северному полюсу Нансен дал в замечательной книге «„Фрам" в Полярном море,» (1897 г.), проявив себя как прекрасный литератор. Эту книгу он посвятил своей жене, «той, которая дала имя кораблю и имела мужество ждать».
После возвращения из экспедиции на «Фраме» Нансен был назначен профессором зоологии в университете в Христиании. Однако в это время он уже отходит от зоологии и полностью отдается другой научной дисциплине — физической океанографии. Одновременно с обработкой материалов экспедиции и чтением лекций о ней Нансен занимается разработкой новых методов океанографических исследований и налаживанием международного сотрудничества между учеными-океанографами. По предложению Нансена и при самом его деятельном участии в 1899 г. был учрежден в Копенгагене Международный совет по изучению морей, объединивший 14 стран, а в 1902 г. в Христиании была основана Центральная океанографическая лаборатория, которую возглавил сам Нансен. Своей работой над усовершенствованием приборов и методики исследований Нансен оказал большое влияние на последующее развитие океанографии.