Переход к месту зимовки проходил в тяжелых льдах – иногда за четырехчасовую вахту «Ф. Литке» удавалось продвинуться всего лишь на длину корпуса. У ледореза было повреждено перо руля. 31 сентября «Ф. Литке» стал на зимовку в Чаунской губе. Зима выдалась холодная и снежная, судно завалило снегом до второй палубы и из сугроба торчали только верхушки мачт. На борту оставалось всего лишь около 500 тонн угля – его хватило бы только на 6-7 дней работы в тяжелых льдах. Поэтому котлы были погашены и судовые помещения отапливались только камельками, а пресную воду получали из льда. Тяжело заболел начальник экспедиции Н. Евгенов, его сменил капитан А. Бочек.
Но экипаж не падал духом. Велся ремонт корпуса и механизмов. На судне открылся морской техникум, готовивший штурманов, механиков, машинистов и мотористов. К 1 мая 1933 различные морские специальности получили 108 человек. Гидрографическая партия обследовала и описала близлежащие побережье. Зимовщики вели работу и среди местного населения – чукчей. Судовые врачи оказывали им медицинскую помощь, для местных детей была построена школу-интернат. На ледорезе появился даже самодеятельный кукольный театр – чукчи были в восторге от его спектаклей.
В ночь на 2 июля 1933 года в котлах ледореза подняли пары и он снова начал борьбу со льдами. Ледовая обстановка по-прежнему оставалась тяжелой и путь иногда приходилось прокладывать взрывами зарядов аммонала. Деформировалась одна из поперечных переборок, в ряде мест обшивки разошлись швы, появилась течь. Но каравану все же удалось пробиться обратно к бухте Амбарчик и выгрузить на берег оставшиеся с прошлого лета 6500 тонн груза.
16 августа «Литке» наконец покинул бухту и двинулся на восток, к Беринговому проливу. Только 24 сентября ледорез привел все суда Первой Колымской экспедиции в бухту Провидения. Но к этому времени в Восточном секторе Арктики в сложной ситуации оказались другие суда. Застрял во льдах «Север», возвращавшийся после удачного рейса в устье Лены. Не смог самостоятельно пробиться сквозь льды «Анадырь». В тяжелом ледовом дрейфе у мысе Сердце-Камень лежали пароходы «Лейтенант Шмидт» и «Свердловск», вышедшие из Владивостока на Колыму в навигацию 1933 года. Неудачно сложилось плавание «Челюскина», совершавшего сквозной поход по трассе по пути «Сибирякова». Зажатый тяжелыми льдами «Челюскин» был вынужден лечь в дрейф. Помощь им мог оказать только «Литке».