Byrd vedl svou druhou expedici do Antarktidy v 1933-35. Z břehů Rossova moře, 10.000 mil (16.000 km), ze Spojených států, Byrd dělal rozhlasové vysílání do Spojených států. Žil sám na pět měsíců v chatě na Rossova ledového šelfu poblíž jižního pólu, takže denní pozorování počasí. Málem přišel o život přes otravy oxidem uhelnatým. Byrdovy muži mapovány 450.000 čtverečních mil (1.165.000 km 2) území a prováděných na výzkum ve více než 20 vědních oborech.
Třetí dobrodružství v Antarktidě Byrdova, v roce 1939 byl sponzorován vládou Spojených států. Na čtyřech letech leteckých průzkumů byly hodně nové území, včetně pěti pohoří, pěti ostrovů, a poloostrov. Dvě základny byly zřízeny, a pokračoval vědecký výzkum.
Během druhé světové války Byrd dostal řadu speciálních úkolů. Pomohl najít vzduchovou cestu od Panamského průplavu do Austrálie a studoval metody pro poskytování pozemních jednotek s podporou vzduchu.
Dalších letech
V roce 1946 se vrátil do Antarktidy Byrd na starosti amerického námořnictva operaci High-skok. Více území bylo objeveno, a standardní námořní lodě a zařízení byly testovány při teplotách pod -70 ° klesla F (-57 ° C). Pro přípravu Mezinárodního geofyzikálního roku, 1957-58, Spojených států expedice pod Byrd šel do Antarktidy v roce 1955 provádět operace DeepFreeze. Kvůli špatnému zdraví se vrátil v únoru 1956.
Knihy Byrd patří k nebi (1928); Little America (1930); Discovery (1935); Za zábavou se Byrd (1937); a Alone (1938).