Byrd viedol svoju druhú expedíciu do Antarktídy v 1933-35. Z brehov Rossovho mora, 10.000 míľ (16.000 km), zo Spojených štátov, Byrd robil rozhlasové vysielanie do Spojených štátov. Žil sám na päť mesiacov v chate na Rossovho ľadového šelfu blízkosti južného pólu, takže denné pozorovanie počasia. Takmer prišiel o život cez otravy oxidom uhoľnatým. Byrdovy muži mapované 450.000 štvorcových míľ (1.165.000 km 2) územia a vykonávaných na výskum vo viac než 20 vedných odboroch.
Tretí dobrodružstvo v Antarktíde Byrdova, v roku 1939 bol sponzorovaný vládou Spojených štátov. Na štyroch rokoch leteckých prieskumov boli veľa nových území vrátane piatich pohorie, piatich ostrovov, a polostrov. Dve základne boli zriadené, a pokračoval vedecký výskum.
Počas druhej svetovej vojny Byrd dostal rad špeciálnych úloh. Pomohol nájsť vzduchovú cestu od Panamského prieplavu do Austrálie a študoval metódy pre poskytovanie pozemných jednotiek s podporou vzduchu.
Ďalších rokoch
V roku 1946 sa vrátil do Antarktídy Byrd na starosti amerického námorníctva operáciu High-skok. Viac územie bolo objavené, a štandardné námorné lode a zariadení boli testované pri teplotách pod -70 ° klesla F (-57 ° C). Na prípravu Medzinárodného geofyzikálneho roka, 1957-58, Spojených štátov expedície pod Byrd išiel do Antarktídy v roku 1955 vykonávať operácie DeepFreeze. Kvôli zlému zdravie sa vrátil vo februári 1956.
Knihy Byrd patrí k nebu (1928); Little America (1930); Discovery (1935); Za zábavou sa Byrd (1937); a Alone (1938).