Wyprawa wyruszyła z Antwerpii w sierpniu 1897. W lutym 1898 dotarła do brzegów Ziemi Grahama, gdzie została odcięta od oceanu przez lody, wskutek czego załoga wyprawy została zmuszona do zimowania. Było to pierwsze zimowanie badawczej wyprawy antarktycznej. Dokonano w tym czasie wielu istotnych obserwacji naukowych. Wyprawa obfitowała w liczne niebezpieczeństwa, statkowi kilkakrotnie groziło zmiażdżenie przez lód, brakowało jedzenia, dwóch członków załogi zmarło. Długie starania załogi o uwolnienie z lodów zaowocowały sukcesem po trzynastu miesiącach, w ostatnich chwilach antarktycznego lata w marcu 1899 r. dzięki wielkiemu wysiłkowi uczestników wyprawy (m.in. wykonali oni kilkusetmetrowy kanał w lodzie). Do Antwerpii „Belgica” powróciła w listopadzie 1899.
Wyprawa, choć badaniami objęła niewielki obszar Antarktyki, zaowocowała ważnymi odkryciami naukowymi – zarówno przyrodniczymi, m.in. z wyprawy przywieziono bogate zbiory przyrodnicze, jak i geologicznymi – Arctowski wysunął wówczas hipotezę, iż łańcuch Andów przedłużony jest aż na