В январе 1893 года Э. В. Толль, назначенный руководителем академической экспедиции в Восточную Сибирь, на север Якутии, покинул Петербург. Вместе со своим заместителем, лейтенантом Евгением Ивановичем Шилейко (геодезистом, астрономом), он побывал на Новосибирских островах; удалось заложить для экспедиции Ф. Нансена продовольственные склады. В это время Толль несколько раз оказывался на северном берегу острова Котельный, но Земли Санникова так и не увидел: над морем на севере и северо-востоке держался туман.
После этого Толль и Шилейко верхом на оленях совершили путешествие по тундре от мыса Святой Нос на побережье пролива Дмитрия Лаптева (отделяющего архипелаг Новосибирские острова от материка) до устья Лены. Затем был обследован район рек Анабар и Хатанга. В устье реки Оленёк посетили могилу лейтенанта Василия Прончищева (мореплавателя, руководителя отряда 2-й Камчатской экспедиции, исследователя побережья Северного Ледовитого океана от устья Лены до Таймыра) и его жены Татьяны, умерших от цинги в 1736 году, исправили крест на могиле и укрепили доску с надписью: «Герою и героине Прончищевым».
Только 8 января 1894 года экспедиция возвратилась в Петербург. За несколько месяцев было произведено 4 600 километров маршрутной съемки неизученных районов Северной Сибири, причем эта съемка опиралась на 38 астрономически определенных пунктов. Толль первым описал плоскогорье между реками Анабар и Попигай, первым дал геологическое описание хребта Прончищева (название предложено Толлем), простирающегося вдоль побережья моря Лаптевых, между устьем реки Оленёк и Анабарской губой. По предложению Толля хребет, расположенный между низовьями Лены и Оленька, назван именем впервые описавшего его в 1875 году славного исследователя Сибири А. Л. Чекановского.
В ходе экспедиции были собраны зоологические, ботанические и этнографические коллекции, а также ценные материалы по палеонтологии, что дало возможность установить геологическую историю района Анабара и Хатанги. За все эти достижения РГО присудило Толлю и Шилейко большие серебряные медали им. Н. М. Пржевальского. Академия наук наградила Толля денежной премией, а правительство Норвегии — орденом (за самоотверженную помощь экспедиции Ф. Нансена).
В 1893 году в водах, омывающих с запада Новосибирские острова, прошел путь исследовательского судна «Фрам». Нансен шел на север, чтобы, вмерзнув в лед, продрейфовать через Северный Ледовитый океан. Он надеялся «проплыть» рядом с Землей Санникова. Но утром 20 сентября около 78° северной широты льды преградили «Фраму» путь в район поиска таинственной земли.
«Очень хотелось пройти на восток, — записал Нансен в своем дневнике, — чтобы посмотреть, нет ли земли в этом направлении… Придерживаясь кромки льда, продвинулись вперед в северо-западном направлении; хотелось знать — нет ли впереди какой-нибудь земли? Что-то удивительно много стало попадаться разных птиц. Встретилась стайка куликов. Она сопровождала нас некоторое время и потом повернула к югу. Вероятно, они летели с какой-нибудь земли, лежавшей севернее. Однако из-за тумана, который постоянно держится надо льдом, ничего нельзя разглядеть. На следующий день прояснилось, но земли не было видно. Мы находились значительно севернее того места, где, по мнению Толля, должен был лежать южный берег Земли Санникова, но примерно на той же долготе. По всей вероятности, эта земля — лишь небольшой остров, и во всяком случае она не может заходить далеко к северу».
В 1899 году, выступая на заседании в РГО, Э. В. Толль заявил:
«Девятнадцатое столетие приходит к концу и оставляет нам многое еще сделать для довершения работ в области научных завоеваний на Русском Севере, давшихся рядом тяжелых жертв со стороны первых русских исследователей. Кому, как не русским, приличествует выполнить эту задачу? Я уверен, что, если мы возьмемся за дело, не пройдет и двух-трех лет, как отнято будет от нас последнее поле действия на севере от сибирского берега — Земля Санникова».
Вскоре после этого заседания П. П. Семенов (фактический руководитель РГО, который нам известен как Семенов-Тян-Шанский) обратился с письмом в Академию наук с предложением снарядить экспедицию для поисков Земли Санникова:
«Географическое исследование Сибирского моря и его побережья, начатое с таким самопожертвованием, производившееся русскими людьми в течение второй половины прошлого и первой четверти настоящего столетия, переходит, поскольку то касается морских исследований, в последние годы все более и более в руки иностранцев, и недалеко уже то время, когда честь исследования последней из земель, лежащих у Сибирского берега, — Земли Санникова — будет предвосхищена скандинавами или американцами, тогда как исследование этой земли есть прямая обязанность России, которой эти земли составляют крайний северный оплот в сторону глубокого Полярного бассейна».
Благодаря поддержке РГО и Академии наук выдвинутый Э. В. Толлем проект экспедиции был благосклонно рассмотрен в правительственных кругах, и на осуществление экспедиции выделили около 150 тысяч рублей золотом. Русская полярная экспедиция под руководством Э. В. Толля должна была продолжить изучение Новосибирских островов, обнаружить и обследовать Землю Санникова, а затем пройти Северным морским путем в Тихий океан. Для экспедиции было приобретено норвежское китобойное судно водоизмещением при полной загрузке 1 082 тонны (длина 43,9 метра, ширина 10,1 метра, осадка кормой 5,2 метра). Паровая машина судна обеспечивала скорость хода до 8 узлов (около 15 километров в час). По предложению президента Академии наук купленная яхта получила название «Заря». Ее перестроили и оснастили для целей экспедиции на верфи Колина Арчера в Ларвике (Христиания-фьорд), где построили для экспедиции Нансена судно «Фрам». Корпус яхты значительно укрепили; были оборудованы лаборатории и дополнительные помещения для экипажа. После переделки парусное вооружение яхты стало соответствовать шхуне-барку.
Капитаном судна был назначен лейтенант Николай Николаевич Коломейцев, имевший опыт полярных плаваний. Экипаж судна состоял в основном из военных моряков-добровольцев, откомандированных с флотов в распоряжение Академии наук. Помощниками капитана были назначены лейтенанты Федор Андреевич Матисен (он же геодезист и метеоролог экспедиции) и Александр Васильевич Колчак. Боцманом судна определили военного моряка Никифора Алексеевича Бегичева, известного впоследствии мужественного полярного промышленника и исследователя. В состав команды входили 6 матросов, 4 машиниста и кочегара во главе со старшим механиком Эдуардом Огриным и кок.
В порядке подготовки к экспедиции А. В. Колчак прошел трехмесячное обучение в Главной физической обсерватории, затем он стажировался в Норвегии у Ф. Нансена, который очень хорошо отозвался о нем. В экспедиции Колчак не только выполнял штурманские обязанности, но также выступал в роли гидролога и второго магнитолога. Научную группу составляли сам Э. В. Толль, зоолог Алексей Андреевич Бялыницкий-Бируля, астроном и магнитолог Фридрих Георгиевич Зееберг, доктор медицины Герман Эдуардович Вальтер, врач-бактериолог и второй зоолог (орнитолог) экспедиции. Имелось достаточно различных научных приборов; запасли продовольствия и снаряжения на три года работы; на борт взяли 20 ездовых собак с нартами.
С прощальной речью Толль выступил на заседании РГО 20 марта 1900 года. Он сообщил о подготовке к экспедиции и о поставленных целях, а в конце речи подчеркнул:
«Из всего сказанного… явствует, что Русской полярной экспедиции предстоит разрешение многих важных научных вопросов, что она не есть спортсменское предприятие и не имеет только целью открыть одну, быть может, маленькую Землю Санникова. Нет! Русская полярная экспедиция выходит под вымпелом Академии наук и ставит себе серьезные научные задачи, а наука только тогда свята, если она не потеряла связи с общечеловеческими задачами гуманности. Как скоро вырастут плоды научных трудов, это трудно вперед указать, это очень часто упускается из виду близорукостью человеческих глаз».
Незадолго до отплытия «Зари» из Петербурга Толль получил письмо-напутствие от Ф. Нансена, которое заканчивалось так:
«В заключение, дорогой друг, от всего сердца желаю вам всего доброго и прекрасного в вашем долгом и важном путешествии, желаю вам удачи и благополучного положения со льдом, чтобы вы нашли хорошую гавань для зимовки. Мне нет надобности говорить вам, что за исключением вашей превосходной жены и вашей семьи, мало кто будет с таким интересом следить за вами, как я.
Преданный вам друг Фритьоф Нансен.
Моя жена шлет вам сердечный привет и желает вам счастливого пути. На прощанье мы скажем, как эскимосы на восточном берегу Гренландии: Чтобы вам плыть по свободной ото льда воде».
