Многие пытались отговорить Седова от похода к полюсу, но тот был непоколебим. При расставании Георгий Яковлевич сказал своим товарищам: «Совсем не состояние здоровья беспокоит меня больше всего, а другое: выступление без тех средств, на какие я рассчитывал. Сегодня для нас и для России великий день. Разве с таким снаряжением нужно идти к полюсу? Разве с таким снаряжением я рассчитывал достичь его?» 2 февраля 1913 года Седов вместе с матросами Г.В. Линником и А.М. Пустошным на собачьих упряжках отправился к полюсу.

Путь туда давался очень тяжело. Уже 3 февраля Седов записал в своем дневнике: «Собаки еле тащат. Продвигаемся тихо, тормозом является также третья нарта, которая без человека. Холод собачий, — 35°, при этом ветерок прямо в лоб».

Вскоре Седов простудился — при движении он постоянно раздевался до рубашки. К цинге добавился жесточайший бронхит.

10 февраля Георгий Яковлевич не мог пройти и нескольких шагов, он приказал привязать себя к нартам, но никакие уговоры спутников не могли заставить его повернуть назад.

15 февраля герой записал в дневнике: «Я ужасно разбит болезнью. Сильнейший бронхит, болит горло, распухли ноги, лежу все время в мешке, настоящий мученик». 17 февраля Седову удалось записать в своем дневнике только дату.

18 февраля температура воздуха понизилась до —41°, а за тонкими стенками палатки разыгралась настоящая снежная буря. Седов уже ничего не ел, временами терял сознание. Линнику удалось немного покормить его консервированной осетриной. Вьюга продолжалась и 20 февраля, когда в два часа 40 минут Седов скончался.

Пустотный и Линник похоронили своего начальника на острове Рудольфа, в могилу они положили флаг, который Седов мечтал водрузить на полюсе, а крест соорудили из лыж.

Еще в 1912 году Георгий Яковлевич писал: «Русский народ должен принести на это национальное дело небольшие деньги, а я приношу жизнь». И он отдал ее во славу России, не повернув назад, хотя имел для этого множество оснований.

С большим трудом Пустошному и Линнику удалось 19 марта вернуться на шхуну, они принесли с собой дневник Седова. Мучительная зимовка продолжалась. Скудный паек немного разнообразился охотничьими трофеями. 30 июля судно все-таки освободилось изо льдов и направилось на юг. 2 августа у мыса Флора седовцы подобрали двух участников экспедиции Г.Л. Брусилова — штурмана В. Альбанова и матроса А. Конрада.

В конце лета корабль добрался до становища Рында на Мурманском побережье и уже оттуда 6 сентября прибыл в Архангельск. Несмотря на жуткие условия, отвратительное питание и холод, кроме Седова, экспедиция потеряла только одного человека — механика Я. Зандерса, он умер от цинги.

Полной неожиданностью для седовцев было сообщение о том, что за время их отсутствия началась Первая мировая война.

Георгий Седов, как и руководители двух других полярных экспедиций, отправившихся в Арктику в 1912 году, В. Русанов и Г. Брусилов, стал прототипом капитана Татаринова, следы экспедиции которого искал главный герой романа Вениамина Каверина «Два капитана» Саня Григорьев.