Skildringar från den svenska expeditionen till Magellansländerna 1895–97.
W 1898 roku uczestniczył w wyprawie do Klondike w Ameryce Północnej a dwa lata później w duńskiej ekspedycji na wschodnią Grenlandię, kierowanej przez duńskiego polarnika Georga Carla Amdrupa (1866–1947).
Szwedzka Wyprawa Antarktyczna thumb|left|200px|Szwedzka Wyprawa Antarktyczna: Otto Nordenskjöld (po prawej stronie) i José María Sobral, argentyński geolog
W latach 1901–1904 zorganizował i poprowadził wyprawę do Antarktyki, której celem były studia klimatyczne, badania geomagnetyzmu, a także badania z zakresu biologii, zoologii, glacjologii i hydrografii. Ekspedycja miała dotrzeć jak najdalej na południe na wschodnim wybrzeżu Półwyspu Antarktycznego na Ziemi Grahama. Wyprawa wyruszyła z Göteborga 16 października 1901 roku. Wskutek niezwykle trudnych warunków, wyprawa została rozdzielona na trzy grupy, które przetrwały zimę w trzech różnych lokalizacjach – w obozie zimowym w Snow Hill, w Zatoce Nadziei i na Paulet Island. Nordenskjöld spędził zimę z pięcioma towarzyszami w obozie na Snow Hill Island. Statek wyprawy „Antarctic” dowodzony przez norweskiego wielorybnika Carla Antona Larsena (1860–1924) utknął w lodzie w zatoce Erebus and Terror Gulf a 12 lutego 1903 roku zatonął na Morzu Weddella na wschód od Paulet Island.