Henüz Oslo Üniversitesi'nde son sınıf öğrencisiyken zooloji çalışmaları yapmak üzere GüneyBüyük Okyanus'taki Markiz Adaları'na gitti. Burada Polinezyalıların destanlarını, dillerini ve taş işleme yöntemlerini inceledi. Adalara ilk insanların İnkalar devrinden önce deniz yoluyla Peru'dan gelmiş olabileceği sonucuna vardı ve eski halkların göçlerinde deniz yolculuğunun önemli rol oynadığını ileri süren bir nazariye kurdu.
1947'de beş arkadaşı ile eskiden Güney Amerika yerlilerinin kullandıkları cinsten, balsa ağacından bir sal yaparak teorisinin doğruluğunu denemek üzere Peru kıyılarından yola çıktı. Kon-Tiki adı verilen sal 6.600 km yol aldıktan sonra Polinezya kıyılarındaki kayalıklara vardı.[2][3] Heyerdahl'ın dünyaca ünlü kitabı Kon-Tiki bu yolculuğu anlatır. Heyerdahl, daha sonra papirüsten yapılmış bir tekneyle (Ra I)Fas'tan yola çıkarak Güney Amerika'ya varmak istedi. Böylece eski devirlerde bu tür bir yolculuğun yapılıp yapılamayacağını ortaya çıkaracaktı. Teknesi bir süre sonra suya dayanamaz duruma gelince yolculuğunu yarıda kesmek zorunda kalsa da 1970 yılında Ra II adlı teknesiyle yolculuğu başarıyla tamamladı.[4][5]
