С научным изучением Арктики в XIX — начале XX вв. связаны имена знаменитых русских ученых и исследователей Ф. П. Литке, Д. И. Менделеева, С. О. Макарова, Э. В. Толля, Г. Я. Седова, Б. А. Вилькицкого и др. В советское время исследование Северного морского пути было дело государственной важности. В 1920-30-е гг. изучение и освоение Арктики осуществлялось обширной сетью специализированных научных центров. 22 ноября 1930 г. Президиум ЦИК СССР утвердил создание на базе Института по изучению Севера Всесоюзного арктического института (ВАИ). В 1938―1939 гг. ВАИ был реорганизован и получил новое название ― Арктический научно-исследовательский институт (АНИИ).

Для подготовки новых кадров полярных исследователей в 1935 г. В Ленинграде был открыт Гидрографический институт. В 1937 г., когда студенты института проходили производственную практику в Арктике, ледокольные пароходы «Садко», «Малыгин» и «Георгий Седов», на которых они находились, оказались зажаты тяжелыми льдами и начали дрейфовать на север. Было принято решение использовать вынужденную зимовку для исследования природных условий на пути дрейфа и начать новый учебный. Занятия для студентов вел опытный полярник, начальник зимовки, профессор Р. Л. Самойлович.

Во время Великой Отечественной войны полярные исследования помогали фронту. АНИИ развернул научно-оперативную деятельность по обеспечению морских операций транспортного и Северного военно-морского флотов на Северном морском пути.

В послевоенные годы разворачиваются широкомасштабные работы по комплексному и систематическому изучению северных территорий и Арктического шельфа, открытию огромных запасов нефти, газа и других полезных ископаемых. По результатам многолетних исследований, выполненных учеными-полярниками из различных организаций, министерств и ведомств в Арктике, при значительном вкладе сотрудников АНИИ были подготовлены и опубликованы тысячи статей, сотни монографий.

В 1958 г. институт получил новое название — Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ), в 1986 г. ААНИИ переехал в новое здание на улицу Беринга Васильевского острова Ленинграда.