Видя, что вымирают последние свидетели этой древней культуры, Хейердал приходит к заключению о важности и неотложности изучения проблемы происхождения древнейшего населения островов, пока еще есть кому рассказать легенды об этом.
Именно эта поездка на Маркизские острова была причиной того, что, вернувшись в Европу в 1938 году, он передал всю свою зоологическую коллекцию в музей университета в Осло, навсегда оставил зоологию и с тех пор целиком посвятил себя изучению проблемы заселения Полинезии. Интересно заметить, что путь Хейердала в этнографию очень напоминает путь в эту науку знаменитого русского ученого Н. Н. Миклухо-Маклая. Тот тоже был зоологом, но, столкнувшись с неотложными проблемами в изучении культуры и быта народов, еще находившихся на первичных этапах развития человеческого общества, он целиком отдался этнографии и антропологии.
Хейердал уже тогда высказывает предположение, что теперешнее полинезийское население пришло в центр Тихого океана из Юго-Восточной Азии с течением Куро-Сио через северо-западную Америку и Гаваи. В 1939 и 1940 годах Хейердал продолжает работать над этой проблемой в музеях и библиотеках Европы, США и Канады.
В 1940 году Норвегия была оккупирована немецко-фашистскими войсками. Хейердал в это время собирал этнографические и антропологические материалы среди индейцев Британской Колумбии (Западная Канада). Перед тем как вступить в 1941 году добровольцем в расположенные в Канаде норвежские военно-воздушные силы сопротивления, Хейердал публикует первую научную статью „Произошла ли полинезийская культура из Америки?“ В ней он изложил свою гипотезу о том, что Полинезия была достигнута двумя последовательными волнами иммигрантов, причем первая волна прибыла около 500 года н. э. на бальсовых плотах из Южной Америки, а вторая более чем 500 лет спустя через Британскую Колумбию из Азии.
После окончания войны Хейердал возобновил свои исследования. Сначала он работал в Норвегии, затем в США. Его новую рукопись „Америка и Полинезия“, где он защищал свою теорию первичного заселения Полинезии из Южной Америки, специалисты даже не желали читать. В то время существовала лишь одна теория заселения Полинезии, утверждающая, что первые пришельцы прибыли на острова с запада, из Азии, непосредственно через Меланезию и Микронезию.
Одним из важных доводов против взглядов Хейердала был тот факт, что в распоряжении южноамериканских мореходов до заселения материка европейцами были лишь бальсовые плоты, на которых, по мнению экспертов, было немыслимо пересечь громадные просторы Тихого океана.
Чтобы опровергнуть это мнение и доказать возможность заселения Полинезии из Южной Америки, Хейердал в 1947 году организовал и возглавил экспедицию, которая должна была пересечь Тихий океан на бальсовом плоту „Кон-Тики“. Проплыв с пятью товарищами за 101 день из Лимы (Перу) до острова Рароия в архипелаге Туамоту почти 8000 км, он доказал, что плоты южноамериканцев вполне могли доставить человека в Полинезию.
С 1947 по 1952 год Хейердал продолжает изучать происхождение полинезийцев. Он выступает с лекциями на эту тему в научных учреждениях Норвегии, Швеции, Финляндии, Англии, США, Канады, Голландии, Швейцарии, Австралии, Бразилии и Перу.
В этот же период он опубликовал в Швеции, Англии и США пять научных статей, посвященных проблеме переселения южноамериканцев в Тихий океан, и монографию „Американские индейцы в Тихом океане“.
Одновременно он вместе со своим спутником по плоту „Кон-Тики“ Кнутом Хаугландом организовал на острове Бюгдё возле Осло музей Кон-Тики. Доходы от музея поступают в фонд студентов-антропологов.
После плавания на плоту „Кон-Тики“ Хейердал настойчиво пытается подтвердить свою теорию и археологическими исследованиями.
В 1952 году он руководит первой смешанной американо-норвежской экспедицией археологов на Галапагосских островах, причем норвежскому исследователю удается доказать, что в древности эти острова посещались индейцами.
Через два года Хейердал изучает каменные статуи Перу, Боливии и Эквадора.
В 1955 и 1956 годах он руководит экспедицией американских и норвежских археологов, впервые проведших систематические раскопки на островах Восточной Полинезии: Пасхи, Рапа-Ити и нескольких островах Маркизского архипелага.
Хейердал приходит к выводу, что существующей полинезийской культуре на острове Пасхи предшествовали две отчетливо выраженные культурные эпохи и что первые поселенцы прибыли сюда к 380 году н. э., или более чем на тысячу лет ранее той даты, которая до этого была принята учеными. Работы на острове Пасхи дали, в частности, возможность опровергнуть распространенное мнение о том, что остров всегда был безлесным и что аборигены, не имея в связи с этим возможности продолжать традицию вырезывания идолов из дерева, стали камнетесами. Результаты анализов проб грунта на озере в кратере потухшего вулкана показали, что ко времени заселения острова человеком там было до сорока видов растений, в большинстве древесных. Остров был покрыт густыми лесами. Его современная безлесность — итог человеческой деятельности.
На несколько дней экспедиция заезжает на Маркизские острова и знакомится здесь с местными археологическими памятниками. Хейердал не забыл своих первых находок! Под некоторыми истуканами был найден пепел костров — ценнейший материал для радиокарбон-ной датировки сооружения статуй.
На основе предварительных исследований Хейердал сделал заключение, что наиболее древние из взятых им проб пепла под изваяниями относятся примерно к 1300 году.
Самое большое сооружение во всей Полинезии, построенное рукой человека, было раскопано экспедицией на острове Рапа-Ити. Впрочем, читателям всего мира отчасти известны результаты всех этих работ по популярной книге Хейердала, которую он издал на следующий год после экспедиции. Эта книга под названием „Аку-Аку“ в 1959 году вышла в Советском Союзе.
После этих экспедиций и выхода в свет увлекательных книг имя Хейердала становится всемирно-известным. Выдержки из его книг вставлены в тексты школьных учебников в разных странах.
Хейердала избирают почетным членом Географического общества Норвегии, награждают медалями Географического и Антропологического обществ Швеции, Великобритании, Франции и США. За свой фильм „Кон-Тики“, как за лучший документальный фильм 1951 года, он получает приз Голливудской академии „Оскар“. Король Норвегии награждает Хейердала орденом Святого Улава, а правительство Перу — орденом Офицера особых заслуг. В 1958 году Норвежская королевская академия наук, а в 1960 году Нью-Йоркская академия наук избирают его своим членом. В сентябре 1961 года норвежский университет в Осло присваивает Хейердалу, первому из соотечественников, титул почетного доктора. Во время пребывания Хейердала в Советском Союзе в 1962 году он был награжден в Московском университете медалью М. В. Ломоносова.
