פריסטלי סיים את שנת הלימודים השנייה שלו כשהתגייס לגאולוג למשלחת "נימרוד" של שאקלטון
(1907-09) לאנטארקטיקה. שם הוא עבד מקרוב עם גיאולוגים מפורסמים (סר) אדג'וורת' דייוויד ודוגלאס מאוסון, גם הם חברים במסע. פריסטלי אסף דגימות מינרלים וליצ'נים מהאזור, כולל איים בים רוס, הפנים הצפוניות של הר הגעש מונט ארבוס, והרים ליד קרחון פראר. הוא היה חלק מהצוות המוקדם שהניח את מחסני המזון והדלק עבור ניסיון כמעט מוצלח של שאקלטון להיות הראשון להגיע לקוטב הדרומי בשנת 1909. במשלחת בנובמבר 1908, בשל חוסר מקום באוהל, פריסטלי בילה שלושה ימים של סופת שלג שינה בחוץ בשק השינה שלו. כשהסופה התפרצה, הוא החליק לאט במורד הקרחון וכמעט נפל מהקצה שלו למוות. עם שובו מהנסיעה, הוא בילה ארבעה חודשים באנגליה לפני שחזר לסידני, אוסטרליה, כדי לעבוד עם אדג'וורת' דיוויד על הדו"ח הגיאולוגי, שפורסם בסופו של דבר בשנת 1914.