W 1923 rozpoczął systematyczne dwuletnie badania północnej Australii i Cieśniny Torresa, zlecone mu przez Muzeum Brytyjskie. Instytucja ta wysoko ceniła jego pracę jako filmowca, fotografika oraz kolekcjonera okazów flory i fauny, ale władze australijskie odnosiły się do niej krytycznie ze względu na przychylne nastawienie Wilkinsa do Aborygenów. Następnie powrócił do pracy w rejonach polarnych. 15 kwietnia 1928 roku osiągnął północny biegun niedostępności.
22 kwietnia 1928, zaledwie w rok po pionierskim transatlantyckim przelocie Charlesa Lindbergha, Wilkins wraz z pilotem Carlem B. Eielsonem prototypem samolotu Lockheed Vega przeleciał nad Arktyką z Point Barrow na Alasce na Spitsbergen, z międzylądowaniem na Wyspie Ellesmere’a. Za ten wyczyn i wcześniejsze osiągnięcia otrzymał tytuł szlachecki i przyjął imię Sir Hubert. Podczas uroczystości poznał, a następnie poślubił, aktorkę Suzanne Bennett.
Finansowany przez Williama R. Hearsta, kontynuował ekspedycje polarne, m.in. po raz pierwszy w historii latając samolotem nad Antarktyką i sporządzając z powietrza mapy nieznanych dotąd terenów.