Летом 2007 года участвовал в российской Высокоширотной арктической глубоководной экспедиции «Арктика-2007» на Северный полюс с целью поиска научных подтверждений происхождения шельфа Северного Ледовитого океана для закрепления прав России на добычу полезных ископаемых на этом шельфе. В рамках экспедиции было более детально изучено строения дна в приполюсном районе Северного Ледовитого океана, а также проведён ряд научных исследований.

2 августа 2007 года экипаж глубоководного аппарата «Мир-2» в составе пилота Е. С. Черняева, австралийца Майкла Макдауэла и председателя правления Международного центра «Ферринг» Фредерика Паулсена совершил спуск на дно Северного Ледовитого океана на глубину в 4261 метр. В географической точке Северного полюса с координатами 0 градусов 0,097 минут N; 0 градусов 0,018 минут E был установлен флаг России и капсула с посланием к потомкам. Также провёл погружение в аппарате «Мир-1» под управлением А. М. Сагалевича.

7 августа 2007 года экспедиция была успешно завершена. Указом Президента Российской Федерации от 9 января 2008 года № 4 «за мужество и героизм, проявленные в экстремальных условиях, и успешное проведение Высокоширотной арктической глубоководной экспедиции» Черняеву Евгению Сергеевичу присвоено звание Героя Российской Федерации с вручением знака особого отличия — медали «Золотая Звезда».