Воздушный научный рейс первоначально задумывался как рейс полюсный, с подробным обследованием Центрального полярного бассейна, однако профессор Самойлович предложил иную программу, гораздо более широкую и менее «рекламную». Она объединяла и теоретическую, и прикладную науку, должна была выявить сугубо технические свойства дирижабля в условиях высокоширотного полета. Предполагалось также побывать на острове Домашнем, у Георгия Алексеевича Ушакова и его товарищей.
Начальная стадия полета «Цеппелина» протекала спокойно, работа ждала их в районе Земли Франца-Иосифа. В бухте Тихой дирижабль сделал заранее намеченную посадку на воду. Кажется, это было осуществлено впервые, все, что бывало до сих пор, случалось вынужденно, по острой необходимости. Здесь же «Цеппелин» сел на воду, чтобы обменяться почтой со специально пришедшим сюда с этой целью ледокольным пароходом «Малыгин». Узлом связи на судне заведовал начинающий полярник Папанин, а одним из иностранных туристов на борту был Умберто Нобиле (который вскоре на несколько лет приехал в нашу страну и много сделал для развития отечественного дирижаблестроения).
Самойлович был научным руководителем полета, вопросы технические, вроде взлета и посадки, были вне его компетенции. Но куда денешь многолетний арктический опыт!.. Узнав о намерении Эккенера сесть в акватории бухты Тихой, он принялся убеждать его, что название бухты вовсе не соответствует ее истинному нраву, что там «гуляют» опасные и почти еще не изученные подводные течения, что в любой момент могут появиться льды и поэтому следует садиться только в открытом море. Тем не менее «Цеппелин» сел в бухте. Едва начался обмен почтой, как течение властно подхватило гондолу и стало бить ее о крупные льдины, неведомо когда успевшие здесь появиться… Дирижабль быстро взлетел, и все с облегчением вздохнули.
Маршрут «Графа Цеппелина» был следующим: Германия — Ленинград — Карелия — Архангельск — Баренцево море — Земля Франца-Иосифа — Карское море — Северная Земля — берег полуострова Таймыр — Карское море — Новая Земля — Белое море — Архангельск — Ленинград — Германия.
Над Землей Франца-Иосифа заработала аппаратура: немецкие аэрофотосъемщики повели воздушное фотографирование островов, а затем и побережья материка. За немногие часы рождались точные географические карты наиболее труднодоступных и опасных районов Арктики, на обследование которых полярники прошлого тратили годы, постоянно рискуя жизнью.
Дирижабль летал галсами, то и дело меняя курс, Эккенер и его пилоты послушно выполняли маневры, задуманные научным руководителем рейса. Самойлович хотел увидеть с высоты как можно больше.