Anteckningar till Spetsbergens geografi samt Förberedande undersökning rörande utförbarheten af en gradmätning på Spetsbergen, de båda sistnämnda i förening med N. C. Dunér och alla tre införda i Vet.-akad.s handlingar 1866. I likhet med flera af N:s föregående arbeten blef det förstnämnda öfversatt på engelska. Hufvudsakligast genom enskilda mäcenaters (O. Dicksons m. fl.) frikostighet utrustades 1868 en expedition till Beeren Eiland och Spetsbergen, med särskildt syfte att under N:s ledning söka upptränga så långt som möjligt mot polen; expeditionen lyckades d. 19 sept. 1868 uppnå 81° 39' n. br., den högsta breddgrad, hvarpå något fartygs flagga inom östra hemisfären dittills svajat. Denna färd, hvars senare del var ganska äfventyrlig, skildrades under rubriken 1868 års polarexpedition af N. i tidsskriften »Framtiden», bd 2, 1869. Såsom ett erkännande af N:s stora förtjänster om ökad kännedom af de arktiska regionerna öfverlämnade Geographical Society till honom s. å. sin stora guldmedalj. År 1870 företog N., åtföljd af tre andra naturforskare, en af O. Dickson bekostad resa till Grönland, från hvilken, utom andra frukter af vetenskaplig flit, äfven hemfördes det väldiga block af, enligt N:s åsikt, meteoritiskt järn, som nu finnes att bese i Naturhistoriska riksmuseum i Stockholm. N. lyckades äfven att på den hittills blott få gånger af människofot beträdda inlandsisen framtränga en sträcka af omkring 50 km. För att om möjligt förverkliga sin älsklingsidé uppgjorde N. en plan att öfvervintra på Spetsbergen och tidigt på våren söka att med renar uppnå nordpolen. På bekostnad af O. Dickson utrustades 1872 under N:s ledning den s. k. svenska öfvervintringsexpeditionen till Spetsbergen, som återkom till fäderneslandet på sommaren 1873, utan att i följd af åtskilliga sammanstötande vidriga omständigheter ha lyckats företaga den tilltänkta isfärden efter renar. Ganska betydande voro det oaktadt de vetenskapliga frukterna af denna expedition, som N. beskrifvit i Redogörelse för den svenska polarexpeditionen 1872-73 (Bihang till Vet-akad:s handlingar, bd 2, n:r 18, 1875). Med anledning af genom norska fångstskeppare ingångna underrättelser, som gåfvo vid handen, att Kariska hafvet i allmänhet vore farbart under senhösten, beslöt N. att personligen öfvertyga sig därom. I detta syfte begaf han sig midsommartiden 1875 åter ut på en ishafsfärd. Detta skedde från Tromsö med en liten segelskuta, »Pröven», som också tog sig fram till Jenisejs mynning och sedan fortsatte färden ett stycke uppför nämnda flod, hvarpå N. lämnade fartyget. Medan han landvägen genom Sibirien och Ryssland återvände till Sverige, gick fartyget tillbaka samma väg det kommit och kom äfven lyckligt hem. I bihang till Vet.-akad:s handlingar bd 4 n:r 1, 1877 finnes införd N:s Redogörelse för en expedition till Jenisej och Sibirien år 1875. Särskildt utgaf han dessutom 1876, Svenska färden till Novaja Sembla och Jenisej sommaren 1875, i hvilket arbete han sammanfört de bref och telegram, han under expeditionen sändt till O. Dickson, hvilken äfven denna gång bestridt kostnaderna. För att skingra den föreställningen, att särskildt lyckliga omständigheter framkallat den gynnsamma utgången af 1875 års expedition, och att alltså dennas väg icke vore att påräkna såsom en regelbunden samfärdselled till Sibirien, anträdde N. 1876 med ångaren »Ymer» en ny färd till Jenisej. Denna, som utgick från Trondhjem och varade omkring en månad, gick äfven lyckligt. Redogörelse därför har N. lämnat i bihang till Vet.-akad:s handlingar bd 4 n:r 11, 1877 samt i Expeditions Suédoises de 1876 au Yénisséi 1877. Med stöd af sålunda vunnen erfarenhet och noggrannt studium af äldre, i synnerhet ryska, undersökningar af Asiens nordkust kände han sig förvissad om, att från Kariska hafvet skulle, om rätt tidpunkt valdes, en sjöfärd kunna företagas vidare österut ända till Beringssund, samt sålunda hela gamla världen kunna kringseglas. Med vanlig energi grep han sig nu an med ett företag i antydda syfte, och så kom, tack vare frikostiga understöd af konung Oscar II, O. Dickson och den sibiriska köpmannen A. Sibiriakov, den världsberyktade Vegaexpeditionen till stånd, så kallad på grund däraf, att det större af expeditionens två fartyg, en ångare, som fördes af löjtnant L. Palander, bar namnet »Vega». Med en fulltalig vetenskaplig stab lämnade N. Tromsö d. 21 juli 1878. Sedan expeditionen d. 1 aug. uppnått Dicksons hamn vid Jenisejs mynning, gick färden d. 19 i samma månad förbi Asiens nordligaste udde, Kap Tsjeljuskin. Vid Lenaflodens mynning skilde sig den lilla ångaren »Lena» från expeditionen, hvarefter »Vega» fortsatte färden österut. Allt syntes ägnadt att stärka hoppet om ett snart uppnående af Beringssund, då d. 18 sept. »Vega» blef i närheten af byn Pitlekaj på Tsjuktsjerhalföns norra kust vid 67° 4' n. br., 173° 23' v. lgd, instängd af is. Här måste alltså expeditionen underkasta sig en lång öfvervintring, som emellertid af dess medlemmar användes på bästa sätt och medförde ett rikt vetenskapligt utbyte. Först d. 18 juli 1879 kom »Vega» loss ur sitt isfängsel och kunde fortsätta färden, som nu obehindradt gick genom Beringssund in i Stilla oceanen. Den 2 sept. inlöpte fartyget i Jokohamas hamn, hvarifrån med telegrafen spriddes öfver världen den glada och öfverraskande nyheten, att nordostpassagen tillryggalagts. I Japan förvärfvade N. för svenska statens räkning en ganska rikhaltig samling japansk litteratur. Under den fortsatta färden gjordes korta besök i Hongkong, Labuan (vid Borneo), Singapor, Ceylon och Aden, hvarifrån färden gick genom Suezkanalen, öfver Medelhafvet o. s. v. Expeditionens medlemmar och i främsta rummet naturligtvis N. mottogos öfverallt, där de under vägen hade tillfälle att göra besök, såsom i Neapel, Lissabon, Paris, Köpenhamn, med lifliga hedersbetygelser, och i Stockholm mottogs »Vega» vid sin ankomst dit d. 24 april 1880, under befolkningens jubel, på det mest lysande sätt. N. fick från olika håll mottaga höga ordensutmärkelser och kallelser till