Va aconseguir travessar per primera vegada el Passatge del Nord-est (o Ruta del Mar del Nord) i navegar al voltant del continent eurasiàtic entre 1878 i 1880 a bord del vaixell balener Vega. El 1883 va ser el primer a trencar les barreres de gel de la costa sud-est de Groenlàndia.
El seu nebot, Otto Nordenskjöld, també va ser un geòleg i expedicionari suec, a qui el seu oncle va encoratjar a realitzar la primera expedició sueca a l'Antàrtida. S'ha de notar que el cognom d'aquest últim explorador s'escriu al revés ("Nordenskjöld" i no "Nordenskiöld"), ja que corresponen a dues branques diferents de la família. Els pares d'Otto Nordenskjöld eren primers: Otto Gustaf Nordenskjöld (nascut a Suècia) i la seua mare Anna Elisabet Sofia Nordenskiöld (nascuda a Finlàndia) i germana d'Adolf Erik Nordenskiöld.