A realização do ano polar internacional é motivada pela singularidade das regiões polares. Nessas regiões, os sistemas de circulação do ar e correntes marítimas são maiores do que outras regiões magnéticas da Terra e as geleiras preservam fragmentos que conservam características da atmosfera desde os tempos remotos. Tais fenômenos só são observáveis próximos aos pólos.
Ao mesmo tempo em que essas regiões polares são singulares e valiosas aos estudos, as pesquisas nessa região são de alto custo, devido à distância, ao frio e à condição desértica, onde a infraestrutura é escassa e o terreno é acidentado com fendas e blocos de gelo. No API, os custos das pesquisas são divididos entre as nações, o que possibilita a coordenação das observações científicas.
No primeiro Ano Polar Internacional, observadores fizeram medições geofísicas em vários locais e foi debatida a necessidade de um esforço científico coordenado. Isso permitiu observar o mesmo fenômeno sob vários ângulos e possibilitou também uma valiosa interpretação dos dados coletados com custo ligeiramente superior do que de uma expedição.
Sete anos foram necessários para a preparação do esforço colaborativo. Ao total foram 12 expedições ao Ártico e três para a Antártida. Doze nações participaram, dentre elas a Dinamarca, a Finlândia e a França. Porém uma tragédia marcou o primeiro Ano Polar Internacional: 17 dos 24 americanos envolvidos na expedição ao Ártico morreram de fome e frio. Um navio com mantimentos perdeu-se, o que fez com que os sobreviventes consumissem os corpos dos que morriam. As observações dos estudiosos incluíam meteorologia, geomagnetismo, fenômenos da aurora boreal, correntes oceânicas, estrutura e movimento do gelo e eletricidade atmosférica. A intensa coleta de dados sobre os polos permite hoje uma comparação da variabilidade climática na história e mudanças ambientais no Ártico.
O Segundo Ano Polar (1932-33) programou o estudo de todas as observações nos polos que pudessem melhorar a previsão do tempo, o transporte aéreo, marítimo e terrestre. Participaram 44 nações e foi coletada grande quantidade de dados. Foi criado, então, um centro de dados mundial sob a direção da Organização Meteorológica Internacional. Ao final das análises, percebeu-se que as privações a que os cientistas estavam submetidos eram bem extremas. Calcula-se que eles gastavam menos de 10% do seu tempo com ciência e o restante dedicado à própria sobrevivência.
O terceiro API foi em 2007-2009 e um dos principais temas debatidos foi o aquecimento global. Na ocasião houve grandes avanços no conhecimento sobre a quantidade de carbono armazenada no solo do Ártico e no estudo do mar gelado no Antártico e no Ártico, além das reações nos cenários de aquecimento global.
