Вскоре состоялись и первые научные экспедиции, организованные С. О. Макаровым. Первое плавание продолжалось с 29 мая по 14 июня 1900 г. В районе южной оконечности Шпицбергена в корпусе обнаружилась течь, и ледоколу пришлось вернуться обратно в Ньюкасл для ремонта. Но повреждения корпуса были незначительными, и в целом экспедиция оказалась достаточно результативной. Второе плавание началось 14 июля, а закончилось 16 августа того же года. Маршрут его также проходил в районе Шпицбергена. Еще один поход состоялся в период с 16 мая по 1 сентября 1901 г. Льды в районе северной части Новой Земли оказались непроходимыми для «Ермака». Тем не менее удалось достигнуть немалых успехов: были сделаны два рейса к Земле Франца-Иосифа, составлена карта Новой Земли от Сухого Носа до полуострова Адмиралтейства, собрано большое количество материалов по гляциологии, проведены глубоководные и магнитные исследования.
Но это плавание поставило точку в полярных экспедициях «Ермака» на последующие 33 года. В октябре ледокол был передан в ведение Комитета по портовым делам и занимался обслуживанием торговых портов Балтики.
Р. К. Фельман – командир «Ермака» в 1903–1917 гг. Публикуется впервые
В феврале 1918 г. в связи с приближением к Ревелю германских войск началась эвакуация кораблей Балтийского флота в Кронштадт. Эта операция прошла успешно именно благодаря «Ермаку». Во время «Ледового похода», продолжавшегося с 12 марта по 22 апреля, было выведено 236 кораблей и судов, в том числе шесть линкоров и пять крейсеров.
Вплоть до 1934 г. ледокол обеспечивал навигацию во льдах на Балтийском море. В 1934 г. впервые, начиная с 1901 г., «Ермак» вышел на штурм арктических льдов. Следующие пять лет работа ледокола строилась по следующей схеме: в течение года он работал в Арктике, а в конце навигации возвращался в Ленинград и занимался проводкой судов на Балтике.
В 1938 г. ледокол участвовал в эвакуации полярников станции «Северный полюс-1». На «Ермак» перешли спасенные ледоколом «Таймыр» зимовщики (И. Д. Папанин, П. П. Ширшов, Э. Т. Кренкель и Е. К. Федоров), было перегружено снаряжение станции. В декабре 1939 г., совершив переход через зону боевых действий, ледокол перешел из Мурманска в Лиепаю, а затем – в Ленинград. На Балтике ему предстояло трудиться и воевать до 1947 г.
Ледокол «Ермак» подходит к причалу Ленинградского торгового порта с полярниками станции «Северный полюс-1» на борту, 1938 г.
Когда 30 ноября 1939 г. началась «Зимняя» (советско-финская) война, «Ермак» продолжал освобождать изо льда как торговые суда, так и боевые корабли. На ледоколе было установлено зенитное вооружение. Неоднократно силами своих средств ПВО судну приходилось отражать воздушные атаки противника.
1941 год «Ермак» встретил, находясь на ремонте в Ленинградском порту. 27 июня 1941 г. ледокол был передан краснознаменному Балтийскому флоту вместе с экипажем и всем имуществом. На ледоколе вновь было установлено артиллерийское вооружение. В ноябре судно направилось на обеспечение ледовой проводки судов между Ленинградом и Кронштадтом. За ноябрь и декабрь он сделал 16 рейсов, причем некоторые были связаны с немалой опасностью (так, 8 декабря в районе Петергофа «Ермак» подорвался на мине, получил значительные повреждения, но остался в строю). Всего за первую военную навигацию «Ермак» осуществил проводку 89 судов (по другим данным 74). Начиная с января 1942 г., из-за отсутствия угля «Ермак» почти два с половиной года простоял без движения. Эксплуатация ледокола стала возможной лишь в 1944 г., после снятия блокады Ленинграда. 6 ноября 1944 г. «Ермак» был выведен из состава военно-морского флота. С возвращением экипажа (большая часть которого ушла воевать на сухопутный фронт) в декабре началась его очередная ледовая навигация.
Легенды отечественного арктического флота: ледоколы «Ермак», «Красин» и «Ленин» на Неве, 1920-е годы
В 1947 г. «Ермак» впервые после войны вышел в Арктику, где вместе с ледоколом «Северный полюс» занимался проводкой караванов в Карском море. В 1948–1950 гг. ледокол стоял на ремонте в порту Антверпен.
В 1949 г. ледокол-ветеран наградили орденом Ленина. 28 июля 1950 г. «Ермак» возвратился в Мурманск. Теперь он был приписан к Мурманскому торговому порту и находился в ведении Архангельского (с 1953 г. – Мурманского) морского арктического пароходства. В 1953–1954 гг. на ледоколе была установлена новейшая радиоаппаратура, радиолокатор, радиопеленгатор. В это же время на нем был испытан один из первых образцов вертолета Ми-1. В 1954–1955 гг. «Ермак» был флагманом ледокольного флота в западном секторе Арктики (он оставался единственным линейным ледоколом в этом регионе). Ледокол выполнял самые разные задачи: осуществлял проводку судов, освобождение затертых льдами, терпящих бедствия судов, помогал геологическим партиям, отрезанным от большой земли.