Passant plus de huit mois par an près des pôles (notamment au Groenland), l'explorateur Nicolas Dubreuil sillonne en kayak, à ski, en traîneau et à pied les régions de l'Arctique ainsi que de l'Antarctique. C'est chaque fois l'occasion pour lui de revenir sur les traces des plus grands explorateurs, ou encore de visiter des zones militaires oubliées depuis la fin de la Guerre froide... Par ailleurs, grâce à son activité de conférencier, il évoque Camp Century, la base nucléaire secrète américaine construite sous la calotte glaciaire du Groenland dans les années 1960 ; l'île fantôme de Sannikov qui influença les plus grands auteurs de SF ; la conquête de l'Antartique par les nazis ; Pyramiden, la cité utopique de l'Empire soviétique, qui comptera jusqu'à 2 500 habitants ; les mensonges du navigateur de Kerguelen qui, plutôt que d'avouer n'avoir jamais posé les pieds sur les îles du même nom, invente un monde paradisiaque quand il revient à la cour de Louis XV... Autant d'histoires que l'auteur s'attache à mettre en scène de façon romanesque tout comme à décrypter de manière très sérieuse.
Mystères polaires propose ainsi des révélations sur toutes les plus grandes énigmes du monde polaire.