Al regresar del Tíbet comenzó a trabajar en la organización de una expedición alemana a la Antártida: la Segunda Expedición Antártica Alemana. Tras una expedición de entrenamiento a Spitzbergen, el 4 de mayo de 1911 zarparon en el barco Deutschland con rumbo a la Antártida. Recorrieron el mar de Weddell y descubrió la costa de Luitpold y la barrera de hielo Filchner-Ronne que Filchner nombró originalmente en honor al emperador alemán Wilhelm II.
El barco se quedó atrapado por los hielos, tras varias tentativas infructuosas para instalar una base sobre el hielo. No fue hasta septiembre de 1912 que el Deutschland pudo liberarse, iniciando el viaje de vuelta a Alemania. Adolf Hitler le concedió el Premio Nacional de las Artes y las Ciencias Alemanas como reconocimiento a los logros en sus exploraciones.
Filchner nunca volvió a la Antártida, pero llevó a cabo otros muchos viajes a través de Nepal y del Tíbet, realizando en 1939 un examen geográfico de Nepal. Esta experiencia la vertió en un libro titulado En el infierno del Nepal.
Pasó la Segunda Guerra Mundial en la India. Asñi en 19400 estuvo internado en el Cottage-Hospital de Patne, posteriormente hasta el 13 de septiembre de 1941 en el Parole Camp en Purandhar y luego hasta noviembre de 1946 en el Parole Camp de Satara. Más tarde vivió en Poona en el estado indio de Maharashtra.
Filchner, después de muchos viajes murió a la edad de 79 años en Zurich (Suiza)