Длительное время Воронин был капитаном на ледокольном пароходе «Георгий Седов», в зимнее время промышляя морского зверя в Баренцевом и Белом морях. Все глубже осваивая опыт своих предков-поморов и всех полярных экспедиций, на зверобойных промыслах он продолжал всесторонне изучать условия плавания во льдах.
В 1928 году «Георгий Седов» участвовал в поисках экипажа потерпевшего аварию итальянского дирижабля «Италия» экспедиции Нобиле.
На следующий год на «Седове» под водительством Воронина направилась научная экспедиция, которой было поручено водрузить над Землей Франца-Иосифа государственный флаг Советского Союза и основать там метеорологическую станцию. Правительственную экспедицию возглавлял известный ученый-коммунист Отто Юльевич Шмидт. В состав экспедиции входил также профессор Владимир Юльевич Визе, участник похода Г. Я. Седова на «Святом Фоке».
В этом трудном и ответственном рейсе седовцы, руководимые Шмидтом и Ворониным, не только подняли над Землей Франца-Иосифа советский флаг, но и установили мировой рекорд, достигнув 82-го градуса северной широты. Экспедицией были проведены большие и важные научные исследования.
Еще более серьезные задачи по изучению Арктики выполнены на «Георгии Седове» в 1930 году. Тогда были открыты и нанесены на карту острова Шмидта, Визе, Воронина, Седова и многие другие.
И, наконец, исполнилась заветная мечта Владимира Ивановича: Коммунистическая партия и Советское правительство вынесли решение об организации экспедиции для сквозного похода на дальний Восток Северным морским путем. При выборе судна остановились на ледокольном пароходе «Александр Сибиряков». Начальником экспедиции был назначен О. Ю. Шмидт, капитаном — В. И. Воронин.
Весть о беспримерном переходе «Сибирякова» из Архангельска на Дальний Восток за одну навигацию без зимовок моментально облетела весь мир.
За этот переход Воронин был награжден орденом Ленина.
Очередной переход на восток совершался на пароходе датской постройки «Челюскин». В. И. Воронин считал выбор судна неудачным, о чем он заявлял еще перед выходом в море.
«Челюскин», мало приспособленный к плаванию в арктических условиях, попал в тяжелые льды. 13 февраля 1934 года пароход был раздавлен льдами и затонул в Чукотском море.
Позднее под водительством В. И. Воронина плавали ледоколы «Ермак», «И. Сталин», китобойная флотилия «Слава», на которой знаменитый полярник был капитаном-директором.
За боевые заслуги Владимир Иванович был награжден орденами Отечественной войны I и II степени, Нахимова II степени и медалями.
