В декабре 1849 года немецкие участники экспедиции прибыли в Тунис и по побережью достигли Триполи, откуда совместно с Ричардсоном в марте 1850 года направились в Мурзук. Несмотря на практические цели экспедиции, у ее участников преобладал интерес к научным исследованиям и географическим открытиям. Это предопределило большое значение результатов экспедиции, несмотря на преждевременную смерть большинства ее участников.
Уже на пути из Триполи в Мурзук путешественники решили двигаться не известным путем, а через почти безжизненную каменистую пустыню Хамада-эль-Хамра. После недолгой остановки в Мурзуке экспедиция опять отправилась не прямо на юг по старой караванной тропе, ведущей в область Борну в Судане, а повернула на запад и достигла Гата вблизи восточной оконечности Ахаггара. Здесь Барт изучал на скалах Тассилин Аджера рисунки древних жителей Сахары, свидетельствующие о богатстве флоры и фауны в центре современной пустыни несколько тысячелетий назад. Барт интересуется также языком и бытом туарегов, растительностью и животным миром пустыни, фиксирует высоты над уровнем моря, отмечает положение горных сооружений, встреченных на пути экспедиции в Центральной Сахаре, определяет координаты географических объектов. Он регулярно совершает в одиночку самостоятельные экскурсии в сторону от главного маршрута экспедиции, не раз оказываясь перед опасностью смерти от жажды.
Из Гата экспедиция повернула на юг и в октябре 1850 года вместе с караваном, груженным солью, достигла Агадеса. Через плато Аир (Азбен) англичане двинулись к реке Сокото, от нее повернули на восток. Основная часть пути через Сахару с севера на юг осталась позади. Из Агадеса все участники экспедиции сначала совместно направились дальше на юг к границам государства Борну. В январе 1851 года было решено идти к столице Борну Кукаве (Кука), находившейся вблизи озера Чад, разными путями. Ричардсон кратчайшим маршрутом направился из Таджелета в Кукаву, но скончался в пути в марте 1851 года от тропической малярии. Офервег избрал маршрут от Зиндера на восток – в район Маради на юге Нигера для проведения топографических работ, а Барт – в Кано, который когда-то разыскивал Клаппертон. Встретиться они предполагали в Кукаве. Но когда Барт пересек границу султаната Борну, он узнал, что Ричардсон умер.
Кано предстал перед исследователем как город торговли и ремесел. Он был узловым центром в сети транссахарских путей торговцев солью, на его рынках продавались клинки, сделанные мастерами сонинке, французский шелк, венецианский цветной бисер, а также местные хлопчатобумажные ткани и кожаные изделия. Но Барт видел и теневые стороны того благополучия, которое возникло вместе с приходом купцов из Кацины, спасавшихся бегством от берберских захватчиков.
«Мы исследовали вдоль и поперек все жилые кварталы, и я с высоты седла мог наблюдать самые разнообразные сцены общественной и частной жизни… В одном случае в глаза бросается продуктивное ремесленное производство, в другом – налицо ярко выраженное равнодушие.
Я увидел на улицах, рынках и в домах все стороны жизни. …Вот затененный шатер вроде загона, полный полуголых и полуголодных рабов, оторванных от своей родины, жен или мужей, от своих детей или родителей. Построенные в ряд, словно скот, они затравленно глядят на покупателей, в страхе ожидая, в чьи же руки будет вручена их судьба. Другая часть шатра наполнена тем, что отвечает самым разнообразным потребностям людей, где богатый найдет изысканные деликатесы для дома, а бедный остановится, разглядывая разложенный товар и пытаясь унять голод».
Исследователь, настроенный столь сочувственно и внимательно, даже не подозревал, что налаженные им контакты в области торговли, политики и транспортно-географических связей, не искоренят существующую нищету, а, напротив, усугубят ее. Именно поэтому он внимательно изучал исторические и культурные достижения суданских народов. Барт первым из европейцев собрал устные предания и открыл для европейской науки Тарик-эс-Судан, ценнейшую хронику XVII века, а также многие другие рукописи.
Прибыв из Кано в Кукаву, Барт стал готовиться к экспедиции на озеро Чад. Она состоялась в апреле, то есть за два месяца до начала дождливого сезона. Поэтому попытки Барта обнаружить пространства открытой воды оказались безуспешными. В мае 1851 года в Кукаву прибыл Офервег, истощенный и страдающий малярией.
Значительная часть задач, поставленных перед «научно-торговой экспедицией», была выполнена, но молодых путешественников охватила страсть к новым исследованиям. Офервег и Барт направляются в самостоятельные маршруты. Офервег занялся исследованиями берегов и островов озера Чад, очертания которого до этого были лишь очень схематически нанесены на карту Денемом в 1823 году.
Барт в конце мая 1851 года направился на юг, в область Адамава. Он посетил крупный торговый центр Йолу, город, лежащий к юго-западу от Чада и основанный за десять лет до этого народом фульбе. Он полагал, что неподалеку от него находится мощный приток Нигера – река Бенуэ. 18 июня он, первым из европейцев после братьев Лендеров, стоял на берегу реки Бенуэ и любовался зеленой полоской воды, отражавшей галерейные леса, и «богатым ландшафтом» Адамауа – «пространством для деятельности будущих поколений». Исследование самого Чада привело Барта к убеждению о невозможности произвести съемку его берегов, так как «очертания озера меняются каждый месяц…». Затем Барт вновь вернулся на север в Борну, где соединился с отрядом Офервега.
В сентябре-октябре 1851 года Офервег и Барт совместно исследовали область Канем к северо-западу от озера Чад, а в самом конце 1851 – начале 1852 года приняли участие в военном походе правителя Борну в район низовьев Логоне, крупнейшего левого притока Шари. Редко где путешественников встречали с таким гостеприимством, как встретили проживавшие здесь канембу, чье трудолюбие, богатство и красота всегда привлекали охотников за рабами из Борну. Всю неприглядность подобных грабительских походов Барт смог увидеть воочию, когда вместе с войском Борну направился в окрестности озера Чад, лежащие южнее. Бесконечные колонны солдат, пеших и восседавших на лошадях, верблюдах и мулах, гнали около трех тысяч человек, оставляя по дороге более половины из них мертвыми и изувеченными.
В марте – августе 1852 года Барт посетил страну Багирми в нижнем течении Шари. Ему удалось проникнуть только до Масеньи. Дальнейшему продвижению помешал плен, к счастью кратковременный. Офервег занялся изучением юго-западных районов Борну, после чего вернулся на берега Чада. Там в сентябре 1852 года тропическая малярия оборвала жизнь и этого участника экспедиции. Его заслуги были впоследствии оценены по достоинству благодаря работам Барта: ведь именно в тех случаях, когда в определении местоположения местностей принимал участие Офервег, их координаты были указаны правильно.
