Ved årsskiftet 1938/39 fikk Adolf Hoel nyss om at tyskerne var på vei for å annektere Dronning Maud Land i Antarktis. Han ba i all hast den norske regjering om å vedta en kongelig resolusjon som sikret krav til dette området, som først ble besøkt av Norvegia-ekspedisjonene finansiert av hvalfangstrederen Lars Christensen. Stortinget vedtok å annektere Dronning Maud Land 14. januar 1939, bare tre dager før den tyske ekspedisjonen nådde fram.
Etter Andre Verdenskrig ble det besluttet å omorganisere driften av organisasjonen, og 1. mars 1948 ble NSIU ble omdøpt til Norsk Polarinstitutt – noe som gjenspeilet at også Antarktis var blitt en del av det geografiske virkeområdet. For å styrke instituttets anseelse internasjonalt, ble den verdenskjente polarforsker og oseanograf, professor Harald U. Sverdrup, hentet hjem fra Scripps Institute i USA for å lede det nye instituttet.
Som Hoel var også H. U. Sverdrup en markant personlighet. Mens Hoel arbeidet med politisk trykk nasjonalt, var Sverdrup en ledende skikkelse innen oseanografi internasjonalt. I denne perioden ble kartlegging og geologi videreført, og instituttet startet opp geofysiske undersøkelser og klimaforskning. Han var også pådriver for den norsk-britisk-svenske «Maudheim»- ekspedisjonen i 1949-52, som ble ledet av instituttet og som var den første internasjonale forskningsekspedisjon til Antarktis.