苏联时期是整个俄罗斯北方海航道开发历史中最具系统性和成果最丰硕的篇章。苏联于二战前积极开展北方海航道试航考察，成立了北方海上航路总局并完成了航道一个通航期内的全线航行。苏德战争期间，盟国运输船只通过北极航线将租借物资运至苏联战场。战后，苏联致力于破冰船和港口建设、航道水文地理探测技术和浮冰站建造的发展，还依据历史性权利和直线基线提出对北方海航道全线的管辖权主张，并提出向其他国家开放商业航行。北方海航道开发中的“苏联模式”，是苏联时期航道开发取得诸多成就的关键原因，但同时也导致了一系列问题，如航道的国际化长期受到制约，沿线的社会经济发展十分不充分，北极海域环境污染严重等。但尽管如此，苏联时期的北方海航道开发仍为今天的“冰上丝绸之路”建设创造了基本的雏形，奠定了当今俄罗斯在北极航运事务上的竞争优势和主导地位。