Polarstern läuft am 10. Juni 2010 von Bremerhaven aus, um in der Grönlandsee Forschungen durchzuführen. Dieses Gebiet steht seit einigen Jahrzehnten verstärkt im Fokus des wissenschaftlichen Interesses, da die Region ausgesprochen empfindlich gegenüber klimatischen Veränderungen in der Athmosphäre reagiert. Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten liegt auf der Erforschung der Veränderungen von physikalischen Eigenschaften des Meerwassers mit besonderer Berücksichtigung von langen Zeitskalen. Das Alfred-Wegener-Institut weist in der Grönlandsee bereits eine beachtliche Forschungshistorie auf, welche die Quantifizierung solch wesentlicher Vorgänge wie die des meridionalen Wärmeflusses, der winterlichen Konvektionstiefen, der Speicherung von Wärme und Salz im Ozean und dergleichen mehr gestattet, und die die Variabilitäten und Trends der mit diesen verbundenen physikalischen Parameter bestimmbar macht. In den Projekten werden Stationsarbeiten durchgeführt, und es finden sowohl konventionelle als auch innovative autonome selbstprofilierende Verankerungen Verwendung. Die Forschungen zum arktischen Ökosystem umfassen die gesamte Größenskala von der Mikrobiologie bis hin zu den weltgrößten Lebewesen, den Walen, und beinhalten insbesondere die Validierung von Satelliten-Daten. Der Fahrtabschnitt endet am 29. Juni 2010 in Longyearbyen auf Spitzbergen.