20-22 июля 1936 года с Георгием Байдуковым и Александром Беляковым совершил беспосадочный перелёт из Москвы в Петропавловск-Камчатский. 18-20 июня 1937 года с тем же экипажем совершил перелёт из Москвы через Северный полюс в Ванкувер (США).
24 июля 1936 года Чкалову было присвоено звание Героя Советского Союза. Он также награждён двумя орденами Ленина и орденом Красного Знамени. Легендарный лётчик погиб при испытании нового истребителя 15 декабря 1938 года. Похоронен на Красной площади у Кремлёвской стены.