Le début du XIX^e siècle constitue une période passionnante de l'histoire de la recherche sur le magnétisme. À cause de l'avantage qu'aurait apporté la découverte d'une route maritime au travers de l'archipel Arctique, le célèbre passage du Nord-Ouest, la marine britannique a organisé plusieurs expéditions dans l'Arctique canadien. En outre, étant donnée son importance pour la navigation, la marine britannique s'est intéressée au magnétisme et a mandaté des observateurs à bord de ces expéditions, les plus célèbres étant Edward Sabine et James Clark Ross.

Dès 1829, le nombre d'observations magnétiques effectuées dans l'Arctique canadien était assez élevé pour limiter la position du pôle Nord magnétique à une région jusqu'alors inexplorée du centre de l'Arctique. C'est à ce moment que l'Amirauté britannique s'est soudainement désintéressée de l'exploration de l'Arctique. Or, John Ross, oncle de James Clark Ross, a pu obtenir le soutien d'un riche distillateur, Felix Booth, pour une nouvelle expédition visant à découvrir le passage du Nord-Ouest et qui passerait dans les terres inexplorées où l'on croyait trouver le pôle Nord magnétique. À plusieurs points de vue, l'expédition de Ross fut remarquable. Le Victory, était le premier navire à vapeur à naviguer dans l'Arctique. À ce sujet, John Ross écrivît : «cette maudite machine est une source inépuisable de frustrations [...]». Les explorateurs ont dû passer quatre hivers en Arctique, à cause de l'emprisonnement de leur navire dans les glaces. Éventuellement l'équipage abandonna le Victory et, à bord des canots de sauvetage, rejoignit la côte occidentale de l'île de Baffin d'où ils ont été secourus. Au cours de ces quatre années, on ne déplora que trois morts. Du point de vue de la survie, un exploit pour l'époque.

James Ross était conscient que la route suivie par le navire le long de la côte est de la péninsule de Booth était proche du pôle magnétique. Ses observations réalisées alors que le bateau était prisonnier des glaces confirmèrent que le pôle se trouvait à moins de deux cents kilomètres à l'ouest. En mai 1831, il mène une petite expédition sur terre durant laquelle, le 31 mai, il atteint un point sur la côte ouest de la péninsule de Booth (70° 5,3' N, 96° 46' O) où, selon lui, se situe le pôle magnétique. Après une long série de mesures dans un iglou abandonné, Ross trouve une valeur de 89° 59' pour l'inclinaison magnétique. Compte tenu de la précision de ses instruments et de la variabilité du champ magnétique, il pouvait légitimement prétendre avoir atteint le pôle. Dans son livre sur l'aventure du Victory, John Ross cite son neveu : «Il me semblait que nous eussions réalisé presque tout ce que nous avions prévu voir et faire en venant ici ; comme si notre voyage et ses peines touchaient à leur fin et qu'il ne nous restait rien à accomplir, sauf rentrer chez nous et vivre heureux le reste de notre vie.»

Plus de 70 années s'écoulèrent avant la seconde visite au pôle Nord magnétique. L'explorateur norvégien, Roald Amundsen, est célèbre pour avoir été le premier homme à franchir le passage du Nord-Ouest de 1903 à 1906 et avoir été le premier homme à atteindre le pôle Sud en 1911. On ignore généralement qu'il a été la deuxième personne à déterminer la position du pôle Nord magnétique, lors de son périple à travers le passage du Nord-Ouest. En réalité, cette expédition avait comme objectif premier l'établissement d'un observatoire magnétique à proximité du pôle pour étudier le phénomène causant la variation du champ magnétique avec le temps et comprendre comment celui-ci causait la variation de la position du pôle avec le temps. Les conditions de glace étant particulièrement favorables en 1903, Amundsen aurait pu traverser le passage du Nord-Ouest. Il relate dans la chronique de son voyage : «Le passage du Nord-Ouest nous était donc ouvert, mais puisque notre tâche principale était d'obtenir des données exactes sur le pôle Nord magnétique, nous dûmes en repousser le franchissement, lequel était un objectif secondaire.»

En septembre 1903, Amundsen jette l'ancre à Gjoa Haven sur l'île du Roi-Guillaume, pour hiverner. Avec son équipe il construit un observatoire magnétique complet, muni d'enregistreurs photographiques, qui lui permettent d'observer les variations rapides du champ magnétique terrestre. L'observatoire prend des mesures continuellement pendant 19 mois. En avril 1904, Amundsen et un compagnon partent en traîneau pour effectuer des observations magnétiques à proximité du pôle Nord magnétique. Contrairement à Ross, qui a profité d'un hasard heureux, Amundsen n'a pas pu faire d'observations au site exact du pôle, à cause des variations quotidiennes de sa position. Il avait prévu faire des observations à plusieurs sites encerclant la position estimée du pôle afin d'en établir la position exacte par interpolation. Malheureusement, le levé d'Amundsen n'eut qu'un succès mitigé : il ne revint qu'avec quatre observations et de plus, il allait rapidement s'avérer que certaines d'entre-elles étaient aberrantes. Des années s'écouleront avant que les scientifiques s'entendent sur la meilleure position calculée à partir des données, soit 70° 31' N et 96° 34' O, assez près de la position trouvée par Ross.

Presque un demi-siècle devra s'écouler avant le levé suivant du pôle Nord magnétique. Des observations effectuées plus au Sud par des scientifiques du gouvernement canadien signalaient que le pôle s'était déplacé sur une distance considérable pendant l'intervalle. Ce déplacement sera confirmé en 1945 par les observations faites à bord du Aries, un bombardier Lancaster de la RAF, équipé de sept boussoles de divers types et d'équipement perfectionné de navigation (pour l'époque). Bien que les observations de l'Aries eussent confirmé le déplacement du pôle vers le Nord, elle n'étaient pas assez précises pour déterminer sa position exacte. En 1947, Paul Serson et Jack Clark de l'Observatoire fédéral effectuèrent une série d'observations magnétiques dans l'archipel Arctique, qui ont permis d'établir que le pôle Nord magnétique se trouvait à 73,9° de latitude nord et 100,9° de longitude ouest, soit à 400 km au nord-ouest de la position trouvée par Amundsen. Cette expédition fut importante pour deux raisons. En premier lieu, le transport aérien a réduit le temps nécessaire pour se rendre au pôle de quelques années à quelques jours. En second lieu, ils ont réalisé leurs observations à l'aide d'un nouveau magnétomètre électronique construit par Sermon. Cet appareil est l'ancêtre du magnétomètre de déclinaison et d'inclinaison utilisé de nos jours.

Depuis 1947, les levés du pôle Nord magnétique font normalement partie du programme de levés magnétiques du ministère des Ressources naturelles du Canada (et des institutions qu'il a remplacées). Le tableau ci-dessous fait le point sur les relevés effectués depuis 1947.