Карта морей Баренцева и Карского
О возможности практического использования Северо-Восточного прохода (так до начала XX века называли Северный морской путь) впервые было высказано русским дипломатом Дмитрием Герасимовым в 1525 году — при этом он опирался на результаты плавания поморов в XIII веке.
В середине XVI века англичане (Xью Уиллоби, Ричард Ченслор) предпринимали ряд попыток пройти Северо-Восточным проходом, но дальше Новой Земли им проникнуть не удалось. После этого энергичные поиски северо-восточного прохода длились около 100 лет, а затем на 250 лет прекратились.
Разработкой и теоретическим обоснованием такой экспедиции занимался М. В. Ломоносов, связывавший свои планы с экспедицией В. Я. Чичагова (1764—1766), и считавшего возможным плаванье через полюс к странам Дальнего Востока. Ломоносов представил свои соображения и расчёты в труде «Краткое описание разных путешествий по северным морям и показание возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию» и в «Прибавлении О северном мореплавании на Восток по Сибирскому океану» (1762—1764). Много внимания уделял теме Д. И. Менделеев, посвятивший освоению Крайнего Севера 36 работ; он сотрудничал в этой области с адмиралом С. О. Макаровым, вместе с которым занят был постройкой ледокола «Ермак», разработал высокоширотный ледокол.
Поиски Северо-восточного прохода возобновились в середине XIX века, и в 1878 году швед Эрик Норденшельд неожиданно прошел в одну навигацию почти весь путь, обогнув северную оконечность Евразии — мыс Челюскин (первое достоверное плаванье мимо него) и зазимовал у берегов Чукотки. Вторым мимо Челюскина прошел в 1893 году норвежец Фритьоф Нансен, а третьим был в 1901 году русский исследователь Эдуард Толль, остзейский барон.
Специалисты и власти отлично понимали, как могла бы преобразить экономическую жизнь отдалённых районов страны прокладка Северного морского пути, связывающего Мурманск с Владивостоком.
Немалое внимание уделял попыткам освоения Севморпути Верховный правитель, сам в молодости принимавший активное участие в полярных экспедициях и научных исследованиях в Арктике, адмирал А. В. Колчак. 23 апреля 1919 года его распоряжением при Российском правительстве был создан Комитет Северного морского пути. После поражения Восточного фронта Русской армии в Сибири Комитет Северного морского пути в полном составе был сохранён и введён в состав учреждений Сибревкома.
Первые шаги освоения Северного морского пути воспринимались как русским народом, так и за рубежом как подвиг, а возвращавшиеся из экспедиций полярники были окружены таким же ореолом восхищения, как и первые космонавты спустя несколько десятилетий.
В годы Великой Отечественной войны Северный морской путь — важнейшая транспортная магистраль Советского Севера. По Северному морскому пути осуществлялась проводка боевых кораблей Тихоокеанского флота в Баренцево море. За четыре военных года судами Главсевморпути выполнен большой объём воинских и народно-хозяйственных перевозок. Через арктические порты Нарьян-Мар, Игарка, Дудинка, Диксон, Тикси флот снабжался каменным углём (Печорского и других арктических бассейнов), военная промышленность — никелем, медью, лесом. Перевозки нередко осуществлялись при противодействии авиации, подводных и надводных кораблей противника, в минированных прибрежных водах. Защиту арктических коммуникаций осуществлял Северный флот, судоходство обеспечивалось системой морских конвоев. В августе 1942 года ледокольные пароходы «Сибиряков», «Дежнёв» и береговая артиллерия порта Диксон дали героический отпор тяжёлому крейсеру «Адмирал Шеер». По Северному морскому пути прошли сотни судов, из них около 170 — в конвоях. Было перевезено свыше 4 миллионов тонн различных грузов. Большой вклад в развитие арктического транспортного флота внес начальник Главсевморпути И. Д. Папанин. За самоотверженный труд в годы войны свыше ста работников Главсевморпути награждены орденами и медалями СССР.
За время существования СССР исследования Арктики и Северного морского пути велись очень активно и всеми возможными средствами (ледоколы, гражданские и военные корабли, подводный флот, авиарейсы, дрейфующие полярные станции и т. д.).
В период 1970—1980-х годов работа на Севморпути существенно активизировалась. Это было связано с достижениями науки и техники, в том числе постройки атомного ледокольного флота: с 1960 года в состав флота вошёл атомный ледокол «Ленин», с 1974 года в строй начало входить семейство ледоколов «Арктика». Освоение северного морского пути было связано с развитием Норильского комбината, что потребовало круглогодичной навигации по маршруту Мурманск — Дудинка. Эта задача была поставлена директору Мурманского морского пароходства В. А. Игнатюку в 1970 году. С 1971 года начальником администрации Северного морского пути стал К. Н. Чубаков, который активно включился в решение этого вопроса. В 1972 году был выполнен экспериментальный арктический рейс, а 1 мая 1978 года атомный ледокол «Сибирь» и ледокол «Капитан Сорокин» провели в Дудинку караван из двух дизель-электроходов: «Павел Пономарёв» и «Наварин». В Арктике была открыта круглогодичная навигация.