יחד עם זאת, נאנסן מוכר בעיקר בזכות עבודתו בעלת החזון למען הפליטים. כאשר אירופה נאבקה מחדש בניסיון להשתקם לאחר מלחמת העולם הראשונה, ניהל נאנסן את המבצע ההומניטארי הגדול הראשון של ”חבר הלאומים“ – שיבתם של 450,000 שבויי מלחמה. האינטלקט שלו, גבורתו והכריזמה שלו הוכחו כיתרון בקבלו את תמיכתן של ממשלות וסוכנויות התנדבות.
פרידג'וף נאנסן כיהן כנציב העליון הראשון לענייני פליטים מטעם ”חבר הלאומים“ בין השנים 1920-1930, ועזר למאות אלפי פליטים לשוב הביתה. מאמציו אפשרו לרבים אחרים להפוך לתושבים חוקיים ולמצוא עבודה בארצות בהן מצאו מקלט.
”הקושי הוא שלוקח לנו מעט זמן,
הבלתי אפשרי הוא מה שלוקח לנו מעט יותר“
פרידג'וף נאנסן
נאנסן ראה שאחת הבעיות הגדולות ביותר שעומדות בפני הפליטים היא העדר מסמכי זיהוי בעלי הכרה בינלאומית. הפתרון שלו, שלימים זכה להיקרא בשם ”דרכון נאנסן“, היה הכלי המשפטי הראשון להגנה הבינלאומית על פליטים.
כאשר החל רעב ברוסיה בשנים 1921-1922, ארגן נאנסן תוכנית סיוע למיליוני קורבנותיו. על עבודתו החיונית הוא זכה בפרס נובל לשלום בשנת 1922.
עם מותו בשנת 1930, בבמלאת לו 69, יסדה נציבות האו”ם לפליטים את ”פרס נאנסן“ להנצחת פועלו וזכרו.