Na statku „Fram” uzyskał stopień drugiego oficera, a przed wypłynięciem z Norwegii został poinformowany o zmianie celu wyprawy na biegun południowyAmundsen zmienił plany podróży na kilka miesięcy przed wypłynięciem z Norwegii, lecz początkowo poinformował o tym wyłącznie swego brata, Leona, i pierwszego oficera, Thorvalda Nilsena.
14 stycznia dotarł wraz z załogą „Frama” na Antarktydę. Podczas gdy dziewięciu członków załogi na czele z Amundsenem pozostało na Lodowcu Szelfowym Rossa celem odbycia wyprawy na biegun południowy, Gjertsen wraz z pozostałymi uczestnikami ekspedycji skierował się na „Framie” do Buenos Aires, gdzie uzupełnione zostały zapasy. Następnie uczestniczył w rejsie po Oceanie Południowym, podczas którego asystował przy wykonywaniu badań oceanograficznych. W styczniu 1912 roku powrócił na Antarktydę, skąd na pokład zabrano powracających z bieguna południowego Amundsena i jego towarzyszy. Podobnie jak większość spośród pozostałych uczestników wyprawy, powrócił do Norwegii przez Hobart na Tasmanii i Buenos Aires.