Летом 1908 года Стефансон и Андерсен пришли на остров Хершель, где рассчитывали раздобыть необходимые для дальнейшего путешествия вещи. Но это им не удалось, и исследователи отправились на мыс Барроу, лежащий в 700 километрах от острова. По пути они пополнили свои научные коллекции. Стефансон продолжил составление эскимосского словаря, который теперь насчитывал 9 тысяч слов; кроме того, он записывал эскимосский фольклор.
Стефансон предпочитал путешествовать налегке и всегда надеялся на удачную охоту. В отличие от большинства других полярных исследователей, он никогда не убивал собак, чтобы накормить других или себя.
Осенью 1909 года экспедиция вернулась на остров Хершель и проследовала дальше на мыс Парри, откуда намеревалась идти к острову Виктория. Но наступила полярная ночь. Стефансон и Андерсен провели ее с эскимосами, занимаясь охотой и пополняя запасы мяса, шкур и ворвани.
В апреле 1910 года ученые двинулись на восток. Следуя вдоль берега пролива Долфин-энд-Юнион, путешественники обнаружили следы нарт и вскоре оказались у селения, состоящего из снежных хижин. Жителей этого поселка Стефансон назвал «медными эскимосами». Они встретили экспедицию настороженно. Но, убедившись, что перед ними живые люди, а не духи, пригласили в свои жилища и стали угощать.
Посетив остров Виктория, экспедиция повернула обратно на запад. Поначалу отряд двигался вдоль берега моря. Вблизи Пойнт-Стивенса были произведены обширные раскопки древних поселений и захоронений. Стефансону и Андерсену удалось найти множество стрел, копий и гарпунов с медными наконечниками, а также разные изделия из китового уса, моржовой кости и оленьего рога, медные котелки и сосуды-светильники. Исследователи извлекли из раскопов большое количество глиняных черепков. Последняя находка положила конец многочисленным спорам ученых о наличии у эскимосов зачатков гончарного дела.
За пять лет путешественники преодолели несколько тысяч километров, большей частью по еще неизученным территориям. Благодаря дружескому отношению к эскимосам, знанию их языка и обычаев Стефансону удалось собрать бесценный этнографический материал.
Осенью 1912 года пассажирский пароход доставил Стефансона из аляскинского порта Ном в порт Сиэтл. События своей второй полярной экспедиции Вильялмур описал в книге «Моя жизнь с эскимосами» (1913).
Вскоре Стефансон организует «Канадскую арктическую экспедицию» с целью изучения тогда еще мало известного моря Бофорта.
Весной 1913 года участники Канадской арктической экспедиции вышли в море на трех кораблях. В ее составе были геологи и антропологи, биологи и зоологи, океанографы и метеорологи. Экспедиция разделилась на несколько отрядов. Она продолжалась пять лет.
Стефансон возглавлял географический отряд, базирующийся на судне «Карлук», капитаном которого был Роберт Бартлет. 27 июля 1913 года «Карлук» вышел из Нома, но уже в конце августа у северных берегов Аляски лег в дрейф, который закончился для корабля ледовым пленом – «Карлук» вмерз в лед в Бухте Харисон.
Когда запасы свежего мяса подошли к концу, Стефансон вместе с антропологом Дженесом, метеорологом Макконеллом, фотографом Уилкинсом и двумя охотниками отправился на охоту на близлежащий остров. С собой они взяли небольшой запас продовольствия, двое старых саней и шесть собак.
На второй день пути по ледяным торосам Стефансон и его спутники достигли острова, расположенного на пути к материку. На следующий день наблюдатель заметил, как зажатого льдами «Карлука» разворачивает и медленно сносит против ветра в восточном направлении. Спустя еще день корабль исчез из вида. Позднее выяснилось, что «Карлук» затонул. Из 25 человек, находившихся в тот момент на его борту, спаслось лишь 17.
Стефансону и его спутникам пришлось возвращаться на основную базу экспедиции пешком. Полгода длилась эта необычная «полярная робинзонада». Все эти полгода от смельчаков не было никаких вестей, и в экспедиции уже считали Стефансона и его спутников погибшими. Но ученый привел своих спутников к намеченному месту, выполнив всю программу исследований.
Отряд Стефансона совершил 93 дневный ледовый переход – частью по льду, частью на дрейфующей льдине – от мыса Мартин (на северо-востоке Аляски) к острову Банкс, где и перезимовал. В 1915 году путешественники перешли на санях на север через пролив Мак-Клур к острову Принс-Патрик и завершили его обследование. Даже в этих ледяных пустынях Стефансон смог прокормить себя и своих спутников ловлей тюленей и охотой на птиц.
Во второй половине июля охотник Сторкерсон увидел к северо-востоку от Принс-Патрика «Землю Борден». Вместе со Стефансоном они высадились на ее юго-западном берегу, а затем переправились через «залив» на другую часть, позднее названную островом Маккензи-Кинг. Вернувшись на остров Банкс, они впервые пересекли центральную часть этого большого острова, а затем зазимовали на северо-западном берегу Виктории. Весной 1916 года Стефансон обошел кругом западную часть «Земли Борден», установив, что это остров (Брок), но пролив (Уилкинс) принял за залив и потому «слил» северную часть (остров Борден) с южной (остров Маккензи-Кинг).
В июне далеко на северо-востоке Стефансон открыл и обошел кругом остров Миен. На обратном пути в июле он завершил открытие «Земли Финдли». Стефансон доказал, что эта земля является небольшим архипелагом, в котором крупнейшие острова – Лохид и Кинг-Кристиан – отделены друг от друга широким проливом Маклейн. От острова Лохид осенью он переправился к восточному берегу «будущего» Маккензи-Кинг, осмотрел его южный и западный берега, а весной 1917 года – восточное побережье.
Третья полярная экспедиция предоставила Стефансону возможность разработать свою теорию, изложенную в знаменитой книге «Гостеприимная Арктика», а позднее в «Книжке полярника». Опыт пятилетней экспедиции показал: не обременяя себя тяжелым грузом, тормозящим передвижение, участники похода по суше и льду Арктики вполне успешно могут прокормиться охотой на морского зверя.
31 октября он прибыл в Нью-Йорк. В те дни газеты горячо приветствовали отважного путешественника, о чьей гибели они сообщали дважды. Стефансона назвали самым выдающимся полярным исследователем современности. Нью-Йоркский клуб исследователей избрал его своим президентом, несколько географических обществ страны наградили ученого золотыми медалями. Национальное географическое общество присудило ему золотую медаль Хаббарда.
Вернувшись из своей последней экспедиции, Стефансон перешел на исследовательскую работу.
В 1946 году Стефансон вплотную приступает к созданию многотомной «Арктической энциклопедии». Со свойственной ему энергией и активностью он привлекает к работе ученых различных областей: географов, океанографов, метеорологов, историков и этнографов, зоологов и ботаников. Но спокойно работать над этим колоссальным трудом Стефансону не дали. Развернувшаяся кампания «холодной войны» заморозила все начинания ученого – в 1950 году «Арктическая энциклопедия» лишилась правительственной субсидии. Стефансону пришлось распустить сотрудников и прекратить заказы ученым.
