1. juledag i 1936, dagen etter deres bryllupsdag, reiste det unge paret Thor og Liv fra Norge til Fatu Hiva. Thor var 22 år gammel, Liv bare 20. Thor skulle samle inn landsnegler og insekter etter oppdrag fra professor Kristine Bonnevie ved Zoologisk laboratorium i Oslo.

28. april 1947 seilte en balsaflåte med seks menn, samt en papegøye, ut fra Callao i Peru. Målet var å nå Polynesia. Skipperen var den 33 år gamle Thor Heyerdahl. Kon-Tiki ekspedisjonen var et resultat av en teori han hadde grunnet på helt siden oppholdet på stillehavsøya Fatu Hiva.

I 1952 viste etnologen Alfred Metraux Thor et fotografi av en stenstatue som befinner seg på Galápagosøyene. Den ligner på stenstatuer i Sør-Amerika og på Påskeøya. Heyerdahl kontaktet de norske arkeologene Arne Skjølsvold og Erik Reed, og i 1953 reiste de til Galápagosøyene for å undersøke statuen.

I 1955 la Thor Heyerdahl ut på en ny ekspedisjon til Påskeøya. Med seg hadde han fem arkeologer: A. Skjølsvold (Norway), E.N. Ferdon (USA), W. Molloy (USA), C.S. Smith (USA) og G. Figueroa (Chile). På Påskeøya finnes det kolossale statuer av stein – moai, på lokalspråket.

Første gang Thor Heyerdahl var på Påskeøya oppdaget ekspedisjonsteamet avbildninger av sivbåter med master og seil. Nå ønsket han å vise at før-historiske sivilisasjoner, på begge sider av Atlanterhavet, kan ha hatt kontakt ved hjelp av sivbåter.

1977 ledet Heyerdahl byggingen av sitt største sivfartøy—18 meter langt—der flodene Eufrat og Tigris flyter sammen i det tidligere Mesopotamia. Båten ble døpt Tigris. De startet seilasen fra elven Shatt al-Arab i Irak. Deretter fortsatte Tigris ned Persiabukten og ut i Arabiahavet.

En høstdag i 1982 fikk Thor Heyerdahl et brev i posten. Konvolutten inneholdt et fotografi av en hittil ukjent stein­statue fra øyriket Maldivene i Det indiske hav. Det lokket ham til å sette i gang en arkeologisk ekspedisjon, for å finne ut mer om de som hadde laget statuen på fotografiet.

I 1986 var Heyerdahl tilbake på Påskeøya. Denne ekspedisjonen er mest kjent for hans forsøk på å transportere Moai. Ifølge en legende på øya kunne de enorme steinstatuene gå. Heyerdahl løste mysteriet om hvordan statuene kunne “gå”.

I tidsrommet 1988–1992 ledet Thor Heyerdahl arkeologiske utgravninger av pyramidekomplekset «La Raya» i Peru. På området var det 26 pyramidelignende konstruksjoner av soltørket leire, såkalte adobe-blokker. Arkeologene kom fram til at ruinbyen utenfor Túcume ble bygget rundt 1100 e. Kr.