Met de walvisvaarder Aurora vertrok hij op 2 december 1911 vanuit Hobart op Tasmanië. Op het subantarctische eiland Macquarie werd een vijfkoppig radioteam achtergelaten. Iets meer dan een maand later bereikte de Aurora het vasteland van Antarctica. De schijnbaar beschutte baai waar men aan land ging werd Commonwealth Bay genoemd. Mawson had echter geen rekening gehouden met de valwinden die hier met regelmaat vanaf de ijskap waaiden. Maar toch werd in deze barre omgeving overwinterd. In november 1912 kon men pas beginnen met de geplande landexpedities. Er waren vijf routes uitgezet die met hondensleden gemaakt zouden worden. De eerste expeditie naar de magnetische zuidpool moest door voedselgebrek voortijdig terugkeren. De tweede expeditie zou het met in onderdelen meegenomen vliegtuigje proberen. Ook dit mislukte.

Het derde team vertrok langs de kust om deze verder in kaart te brengen. Zij ontdekten onder andere een archipel van 154 kleine eilanden. Het vierde team zou meer landinwaarts gaan. Ze legden een moeilijke weg af over gletsjers, zeeijs en liepen uiteindelijk dood tegen een immense muur van basaltzuilen, die nu Horn Bluff heet.

Deze vier teams waren op de afgesproken tijd, half januari, terug bij het basiskamp. Het vijfde team (Mawson, Ninnis en Mertz) had minder geluk. Al skiënd met de hondenslede viel een van de leden met zijn complete span in een gletsjerspleet. De man, Ninnis, was verdwenen en met hem het grootste deel van de voedselvoorraad. Daarom werd onmiddellijk de terugweg aanvaard.

Om in leven te blijven werden de overgebleven sledehonden een voor een voor de maaltijden gebruikt. Mertz begon last te krijgen van dysenterie en had ernstige bevriezingsverschijnselen. Op 7 januari overleed Mertz, waardoor Mawson alleen verder moest. Ook hij viel in een gletsjerspleet en kreeg steeds meer last van bevriezingsverschijnselen. Maar met de moed der wanhoop ging hij door naar Cape Denison. Onderweg vond hij een door enkele expeditieleden achtergelaten pakket met voedsel en een bericht dat alle overige expeditieleden veilig waren. Vervolgens zette hij zijn tocht voort richting de hut op Cape Denison. Met zicht op de aan de horizon verdwijnende Aurora kwam hij op 8 februari aan bij de hut. Hij had zich voorbereid op het feit dat hij alleen de winter zou moeten doorbrengen in het kamp.

Er was echter een ploeg achtergebleven voor het geval het team van Mawson toch nog terug zou keren. Via de radio werd de Aurora ingeseind, die onmiddellijk terugkeerde en het voltallige expeditieteam terugbracht naar Tasmanië.