Han-Kiang, in der Stromschnelle nördlich Tsou-ma-t’an (1905), Quelle: Filchner 1925, Tsung-Kue, Bild 7
So konnte die Strecke zwischen Scharakuto und Sung-p’an-t’ing lückenlos aufgenommen werden. Nach allen überstandenen Abenteuern brachte Filchner reichhaltige Messdaten, Sammlungen und tibetische Ethnographica mit nach Deutschland, wo er in Berlin seine Routenaufnahmen der Kartographischen Anstalt von Moisel und Sprigade und die magnetischen und meteorologischen Daten Prof. Georg von Elsner vom Meteorologischen Institut zur Auswertung übergab.
Zentralasien und Tibet blieben weiterhin im Fokus der Forschung. Kaum nach Berlin zurückgekehrt brach Tafel noch Ende 1905 auf eigene Kosten und nur in Begleitung von Einheimischen zu einer dreijährigen Expedition in das chinesisch-tibetische Grenzgebiet auf, die an Filchners Route anschloss. Dabei besuchte er während der Butterfestwoche das nahe Si-ning-fu gelegene Kloster Kumbum, über dessen Geschichte Filchner 1906 den ersten Band seiner wissenschaftlichen Ergebnisse veröffentlicht hatte.
Neben Tafel zog auch Sven Hedin 1905 erneut nach Tibet, durchquerte die Wüste Kewir und überschritt bis 1909 den Transhimalaja zur Erforschung des Quellgebiets von Brahmaputra und Indus acht Mal. August Hermann Francke, ein Herrnhuter Missionar und Tibetologe, der zwischen 1896 bis 1910 Missionsstationen in Leh, Khalatse und Kyelang unterhielt, erforschte 1909 auf einer 2000 km langen Reise noch völlig unbekannte Regionen im westlichen Himalaja und setzte 1910 seine Forschungen weiter fort.
Der diplomatische Vertreter des Klosters Kumbum (1905), Quelle: Filchner 1927, S. 128 rechts
Filchner hingegen pausierte nun mit seinen Reisen. Auf Anregung von Richthofen wurde er vom Truppendienst befreit und bis 1909 für drei Jahre der Trigonometrischen Abteilung der Preußischen Landesaufnahme nach Berlin abkommandiert, damit er an der Auswertung seiner Messungen und Beobachtungen von Land und Leuten mitarbeiten konnte. Neben seinem Reisebericht veröffentlichte Filchner bis 1913 die wissenschaftlichen Ergebnisse in zehn Bänden und fünf Kartenwerken. An seine Zeit in der Trigonometrischen Abteilung schloss Filchner dann eine einjährige Ausbildung als Trigonometer und Topograph im Preußischen Generalstab an.
Statt für die Fortsetzung seiner erdmagnetischen Landesaufnahme wieder nach Zentralasien zu reisen, wechselte Filchner jetzt sein Arbeitsgebiet völlig – vielleicht um einer möglichen Kollision mit Tafel aus dem Weg zu gehen. Das nächstes Ziel sollte die Südpolarregion sein, wohin der Brite Robert Falcon Scott 1910 bekanntermaßen für einen zweiten Vorstoß zum Südpol aufbrechen würde. Damals war noch völlig unklar, ob die Antarktis ein von Gebirgen durchzogener Kontinent war oder ein mit Eis gefüllter Meeresarm, der vom Weddellmeer zum Rossmeer reichte und den Kontinent in einen kleineren Westteil und einen größeren Ostteil trennte. Daraus ergaben sich Filchners Hauptaufgaben, die sich aus ozeanographischen Messungen im Südatlantik während der Anreise, meteorologischen und magnetischen Messungen während der Überwinterung in der Antarktis und geologischen Untersuchungen auf Schlittenreisen zusammensetzten. Um die Finanzierung der Expedition zu sichern, wurde der Verein Deutsche Antarktische Expedition gegründet, der das Expeditionsschiff »Deutschland« kaufte und Filchner als Expeditionsleiter anstellte. Diese Konstellation war sehr ungewöhnlich und auf einem Expeditionsschiff wenig Erfolg versprechend. Außerdem folgte Filchner Drygalskis Rat, Richard Vahsel, den erfahrenen 2. Offizier seiner Südpolarexpedition als Kapitän zu nehmen.
Eine im Sommer 1910 durchgeführte Vorexpedition nach Spitzbergen diente Filchner und seinen fünf Kameraden dazu, während der Überquerung und Kartierung der Hauptinsel von der Advent-Bay bis zur Wiche-Bay die Ausrüstung zu testen und Erfahrungen im polaren Gelände zu sammeln. Nachdem sie aus Platzgründen an Bord des Schiffes, das sie von Tromsø nach Spitzbergen brachte, ihre Ponys nicht mitnehmen konnten, mussten sie sich selber vor ihre schweren Schlitten spannen. Sie plagten sich sehr, als es über das steile und von Spalten überzogene Gletschergebiet ging, denn ihre Ausrüstung war nicht auf Gewichtsersparnis ausgelegt. Dennoch konnten sie unterwegs wie vorgesehen eine Routenaufnahme der noch nicht kartierten Region durchführen und deutsche Namen auf ihrer Karte verewigen.
Schließlich verließ die zweite deutsche Antarktisexpedition auf der »Deutschland« unter großer Anteilnahme der Bevölkerung am 6. Mai 1911 den Kaiserhafen von Bremerhaven. Auf der Reise nach Süden traten schon die ersten Probleme zwischen den Expeditionsteilnehmern auf, sodass einige von ihnen in Buenos Aires das Schiff verlassen mussten. Erst hier kam Filchner selbst an Bord, was sich als sehr ungünstig erweisen sollte. Am 21. Oktober erreichte die Expedition die Walfangstation Grytviken auf Südgeorgien, wo sich Filchner mit dem norwegischen Stationsleiter Carl Anton Larsen anfreundete. Während ihres Aufenthalts führte die Expedition an der ehemaligen deutschen Station des ersten Internationalen Polarjahres (1882-1883) in der Royal Bay magnetische Vergleichsmessungen durch. Außerdem wurden dort mehrere Wochen lang meteorologische Daten aufgezeichnet. Am 11. Dezember brach die Expedition schließlich in Richtung Weddellmeer auf, wo sie am 30. Januar 1912 bei 78° S auf eine etwa 30 m hohe Eisbarriere stieß und das Prinzregent Luitpold-Land entdeckte. Zur selben Zeit hatte Scotts norwegischer Konkurrent Roald Amundsen bereits den Südpol als Erster erreicht. Auch die Expedition des Japaners Nobu Shirase hatte dieses Ziel, gelangte jedoch mangels Erfahrung und geeigneter Ausrüstung auf dem Ross-Schelfeis nur bis 80° 5' S und erforschte die Alexandra Mountains in König-Edward-VII-Land westlich von Amundsens Winterlager. Amundsen kehrte als Sieger heim, während Scott und seine vier Kameraden auf dem Rückweg kurz vor dem letzten rettenden Depot entkräftet starben.
Filchners Expedition war keine triumphale Heimkehr nach seiner Expedition vergönnt. Unglücklicherweise verhinderte eine Springflut die Fertigstellung seiner Überwinterungsstation auf dem sogenannten Stationseisberg in der Vahsel-Bucht. Kurz darauf beobachtete Filchner den Abbruch einer gigantischen Eisscholle, deren Zerbrechen und Abdriften er akribisch in mehreren Skizzen festhielt. Aufgrund seiner topografischen Ausbildung war er der richtige Mann zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort, denn seine Kartierung war einzigartig. Erst durch die Einführung von Satelliten konnten weitere Abbrüche von gigantischen Eisschollen beobachtet werden. Anstelle der Scholle entstand 1912 eine Bucht, die Filchner nach seinem Gönner Herzog Ernst-Bucht nannte. Da nun keine Station mehr eingerichtet werden konnte, wollte Filchner nach Südgeorgien zurückkehren. Allerdings wurde die »Deutschland« schon bald von einer sich rasch bildenden Eisdecke festgesetzt. Am 15. März 1912 begann eine rund neunmonatige Drift durch das Weddellmeer, die durch den sogenannten Weddell-Wirbel hervorgerufen wurde, dem 1915 Shackletons »Endurance« zum Opfer fallen sollte. Während der Drift richteten die Wissenschaftler für das Messprogramm während der Überwinterung auf der Eisscholle neben der »Deutschland« meteorologische und magnetische Stationen ein.
Außerdem wurden durch ein Loch im Eis Meerestiefen gelotet und ozeanographische Messungen durchgeführt. Am 8. August 1912 starb überraschend Kapitän Vahsel, wobei die Todesursache Syphilis allerdings geheim gehalten wurde. Nun rückte der 1. Offizier Wilhelm Lorenzen zum Kapitän auf, mit dem Filchner gar nicht zurechtkam. Dadurch nahmen die Spannungen an Bord erheblich zu. Dann ereignete sich auf dem Eis in der Nähe des Schiffes eine merkwürdige Schießerei, bei der eine Kugel fast das österreichische Expeditionsmitglied Felix König getroffen hätte.
Schließlich löste sich am 26. November die »Deutschland« aus der Eisumklammerung, und Filchner ließ Südgeorgien ansteuern, wo sie am 19. Dezember vor Anker gingen. Hier eskalierten die bereits schon länger bestehenden Feindseligkeiten gegen Filchner und seinen wenigen Getreuen in einer Meuterei. Durch die umgehende offizielle Beendigung der Expedition in Grytviken konnte erreicht