这以后，魏格纳凭着自己坚韧的毅力和勇气，进行强化性训练。经过训练，魏格纳的身体一次比一次适应了，技术一次比一次熟练了，在不到半年的时间里，他掌握了高空飞行的全部技巧，飞行高度达到3000公尺。不久，传来一个好消息：1906年4月，将进行文登·贝尔特探空气球比赛。魏格纳异常兴奋，他认为这是一次评判和考验自己的好机会，于是，他的训练更加刻苦了……4月5日这天中午，魏格纳和他的弟弟合作，乘坐3000立方米容量的大气球，开始了惊心动魄的气球飞行。他们从柏林飞往德国北部的尤特兰德，又往南飞到阿沙芬堡，在空中飞行了整整54小时，飞行高度达3700公尺，打破了当时在空中停留35小时的世界纪录。
兄弟俩在白云中间飘荡，好像踏着云朵走来走去。仰望蓝天，太阳时出时隐，气球越飞越高了。到了夜晚，气温降至零下16度，冻得无法睡眠。第三天，气球上升到3000多米高空，真是冷气彻骨，好在魏格纳平时经过艰苦训练，他终于得以完成了这次气球飞行。在这次飞行中，他们准确地测得了高空的气温、气压、风速和风向，达到了预期的目的。这两位英俊的青年一着陆，便被前来采访的记者们团团围住了。
记者们热情地赞扬：“啊，上帝！真是棒极了！”“热烈祝贺你们创造了新的世界纪录，请谈谈你们的感想。”魏格纳兄弟愣住了。他们没有想到自己会打破世界纪录。
“我们只是热心于这项工作。在空中，我们总想再飞一会儿，再飞高一点儿，就是这样。”魏格纳的回答竟这样轻描淡写。弟弟微笑地点点头，完全赞同哥哥的话。
显然，创造世界纪录的勇士是一直潜心致力于科学的人们。他们参加探空气球比赛，完全是为了科学事业。
在从事高空气象学的研究中，魏格纳虽说是后来者，但在大学毕业后不到一年的时间里，他凭着自己的钻研精神，写出了好几篇有独到见解的论文。这些论文受到了当时气象学界权威人士的高度重视。
当时，气象学是一门新的学科，各国从事这一领域研究的许多专家、学者都以全球为目标，迫切需要了解各式各样的气象资料，以便推动这门新学科向更准确、更完整的方向发展。于是，许多气象科学家随各种考察队、探险队一起，前往世界各地，亲自去获取那里的第一手资料。
1906年夏天，魏格纳得知将有一支著名的丹麦探险队去格陵兰考察。这是一次多么好的机会！魏格纳立即向政府提出申请，要求随队一道前往，对那里的气象进行实地考察。
然而，提出这一申请的远不止他一个人。在众多的竞争者中，年轻的魏格纳凭着在气象学领域内的突出成绩，和他那远近闻名的顽强精神，终于赢得了政府的信任。政府派他以官方气象学者的身份，随这支丹麦探险队一起前往格陵兰。
格陵兰是世界上最大的岛屿，在北美洲东北方，位于北冰洋和大西洋之间。格陵兰岛三分之二在北极圈内，这是一个人们难以想象的酷寒地带。在215平方公里的地面上约有164平方公里的面积为冰川覆盖，有些地方冰层的厚度竟达1.5公里，是仅次于南极洲的巨大大陆冰川。在本世纪初，除南极洲外，这里人迹罕见。
格陵兰考察队的目标是从格陵兰东岸北纬76°起，一直朝岛的最北点走，考察沿途的水文、气象、动物、冰川和地质情况，并绘制地图。
7月15日，考察船出发了，经过20多天的航行，到达了北纬77°附近的丹麦港。魏格纳在这里建立了气象观测站和风筝室。经过半年多的实地观测，魏格纳积累了大量的气象资料后，他决定深入到格陵兰腹地去。
1907年3月，魏格纳与探险队员带了10架狗拉雪橇继继向北进军。
气温越来越低，雪也越来越深了，雪橇深深陷了进去，使前进的速度缓慢。同行者显出了焦急的神色，而魏格纳却时刻注意着地面上的情况……忽然，他看到了一块强风掠过后露出的土地地面，他急忙跳下雪橇，走近一看，那是一片泥地，严寒使它皱褶着。地面上还留有贝壳，鸡蛋大小的圆石子垂直插在泥里。显然，在很久以前，这里曾经是一片汪洋大海。
经过艰难的奔波，魏格纳终于到达了北纬81°的地方，获得许多宝贵的第一手气象资料。以后，他们返回了丹麦港。在两年的时间里，魏格纳在离海滨60多公里的地方建立了两个观测站，搜集了格陵兰岛上高原和海滨气候的珍贵气象资料，还观测了北极光和各种光学现象。他放出风筝和探空气球多次测量了3000米以上高空的温度、湿度、风向和风速。
在当时能取得这样的观测资料，实在难能可贵。尽管这次格陵兰之行让魏格纳吃尽了苦头，但他却说：“在那个地区探险，是我一生中最有兴趣的事情之一。”探险归来，魏格纳一边整理从格陵兰搜集的大量资料，一边到马尔堡物理学院任教，继续从事天文学和气象学的讲授和研究。不久，他完成了一个重要的科研项目——“大气圈热力学”的研究。他试图从近几十年大量的自由大气测量中找到普遍的物理规律。他先用这个题目在课堂上讲演，接着又用这个题目写了一部著作。这是一个相当难的题目，而他却讲得那样生动有趣。他在课堂上层示许多照片，什么冰天雪地里的光反射图呀，云图呀，由于光折射而产生的大气光学现象图呀，海雾的形成和翻卷的图呀，都是人们从未见过的。这一切，加上他那流利的口才，把学生的心给抓住了。那些天，校内很多有名望的学者也去听。他们还提议将学院的最高教职——教授授予他，而他，那时不过是名普通的讲师。魏格纳对名利倒不热心，他仍然把自己当作学生，当作听众。就像在探空气球飞行中打破世界纪录之后一样，不炫耀个人的功劳，不迷恋已经获得的荣誉，而是始终把目标指向前方。
经过两个月的紧张工作，总算在离海岸四公里的地方建立了过冬站。遥望前方，展现在他们视野里的依旧是蜿蜒起伏的冰雪世界。
度过严冬，到了第二年的春天，格陵兰岛上的气温仍然很低，强烈的暴风雪不断袭来，使探险家们步履艰难，行动不便。但是，魏格纳二探格陵兰的研究重点正是冰川学和古气候学，要想不吃苦冒险，是难以得到第一手资料的。魏格纳和队友们以非凡的勇气，迎着风雪，攀着岩，向冰柱林立的地方挺进，终于在1913年7月中旬，到达格陵兰岛的西海岸。
就在这次探险开始前半年，也就是1912年的1月，魏格纳先后在法兰克福和马尔堡作了题目为《从地球物理学的基础上论地壳轮廓的生成》和《大陆的水平移位》的讲演，提出了关于大陆漂移的假说。犹如一石激起千层浪，魏格纳的理论立即引起全国地质学界的震动。有人兴奋，有人责难，那一段时间，几乎所有的地质学者都在议论这一话题。
这次来格陵兰考察，魏格纳也正是为了印证大陆漂移说而来的，所以，在格陵兰的考察过程中，他不放过任何一个对大陆漂移说有用的资料和数据。他还下了决心，把自己的研究方向从气象学转向地质学。这是他学术生涯中的伟大转移。
……作为新地球观的经典之作，魏格纳的这本《海陆的起源》，以惊世骇俗的观点打破了一百多年来人类在这个问题上传统的，固定的认识。一些明智的学者，已经估量到它的伟大意义，认为“这个理论一经证实，它在思想上引起的革命堪与哥白尼时代天文学的革命相比拟。它将揭开地球科学史上新的篇章。”