В 1870 году Русское географическое общество организовало экспедицию в Центральную Азию. Начальником ее был назначен офицер Генерального штаба Пржевальский. Вместе с ним ехал бывший его ученик по Варшавскому училищу подпоручик Михаил Александрович Пыльцов. Их путь лежал через Москву и Иркутск и дальше – через Кяхту в Пекин, где Пржевальский рассчитывал получить в китайском правительстве паспорт – официальное разрешение на путешествие в области, подвластные Небесной империи.
От Пекина Пржевальский в начале 1871 года двинулся на север, к озеру Далайнор, и произвел его полную съемку. Затем направился к верховьям Желтой реки – Хуанхэ – обходной дорогой, избегая селений, обитатели которых встречали путешественников настороженно, нередко даже враждебно.
Проследив течение Хуанхэ вверх от Баотоу до Динкоучжэнь (около 400 километров), Пржевальский двинулся на юго-запад через «дикую и бесплодную пустыню» Алашань, покрытую «голыми сыпучими песками», всегда готовыми «задушить путника своим палящим жаром», и достиг крупного, высокого (до 1855 метров), но узкого меридионального хребта Хэланьшань, вытянутого вдоль долины Хуанхэ.
Но с наступлением зимы пришлось повернуть обратно. К тому же тяжело заболел Пыльцов. Сам Пржевальский обморозил пальцы на обеих руках. К северу от реки Хуанхэ экспедиция вышла к безлесному, но богатому ключами хребту Ланьшань, стоящему «отвесной стеной, изредка прорезанной узкими ущельями», и Пржевальский проследил его на всем протяжении (300 километров), а восточнее обнаружил другой хребет, поменьше и пониже, – Шэйтэн-Ула. Новый год путешественники встретили в Чжанцзякоу.
Пржевальский прошел около 500 километров по долинам вдоль берегов Хуанхэ и установил, что в этих местах у великой китайской реки нет притоков и, кроме того, само русло лежит иначе, чем можно увидеть на картах. Попутно он собирал растения, картографировал местность, делал геологическое описание горных пород, вел метеожурнал, наблюдал и поразительно метко фиксировал быт, нравы, обычаи людей, через чьи земли проходил.
Но средства экспедиции оказались на исходе, и Пржевальский был вынужден возвратиться в Пекин.
Весной 1872 года Пржевальский прежним путем добрался до южной части пустыни Алашань. «Пустыня кончилась… чрезвычайно резко… За ней поднималась величественная цепь гор». Это был восточный Наньшань. Пржевальский выделил в горной системе три мощных хребта: Окраинный (Маомаошань), Малиншань (Лэнлунлин) и Циншилин.
Переход через пустыни Южного Алашаня оказался особенно трудным. На сотню верст ни капли воды. Редкие колодцы были зачастую отравлены дунганами.
Пржевальский совершил восхождение на гору Ганьсу, считавшуюся самой высокой точкой хребта. Далее он вышел к бессточному соленому озеру Кукунор, лежащему на высоте 3200 метров. Закончив съемку северо-западного берега озера Кукунор, Пржевальский совершил переход через мощный хребет Кукунор и прошел в поселок Дзун, находящийся на юго-восточной окраине болотистой равнины Цайдам. Он установил, что это котловина и что ее южной границей служит хребет Бурхан-Будда (высотой до 5200 метров). К югу и юго-западу от Бурхан-Будда Пржевальский открыл горы Баян-Хара-Ула и восточный участок Кукушили, а между ними обнаружил «волнистое плато», представляющее собой «страшную пустыню», поднятую на высоту более 4400 метров. Так Пржевальский первым из европейцев проник в глубинную область Северного Тибета, к верховьям Хуанхэ и Янцзы (Улан-Мурен). И правильно определил, что именно Баян-Хара-Ула является водоразделом между обеими великими речными системами.
На Тибетское нагорье они вышли зимой и на высоте 3–4 тысяч метров провели два с половиной месяца. Пржевальский вспоминал, что малейший подъем казался очень трудным, чувствовалась одышка, сердце билось очень сильно, руки и ноги тряслись, по временам начинались головокружение и рвота. Стояли жестокие морозы, а топлива не было, и ночи они проводили в юрте без огня. Постель состояла из одного войлока, постланного на мерзлую землю.
В конце зимы 1873 года Пржевальский вернулся в Дзун. Встретив весну на озере Кукунор, он прежним путем без проводника прошел к южной окраине пустыни Алашань. «Безграничным морем лежали… перед нами сыпучие пески, и не без робости ступали мы в их могильное царство». Вдоль хребта Хэланыпань (уже с проводником) они в страшную жару двинулись на север и пересекли восточную часть пустыни, причем едва не погибли от жажды: проводник сбился с дороги. Миновав западные предгорья хребта Ланьшань, Пржевальский прошел через наиболее безводную, «дикую и пустынную» часть Гоби и открыл гряду Хурх-Ула (крайний юго-восточный отрог Гобийского Алтая). Термометр на солнце показывал 63 °C. На пути ни одного озерка; в колодцах, расположенных один от другого на расстоянии 50–60 километров, не всегда была вода. Он вернулся в Кяхту в сентябре 1873 года, так и не достигнув столицы Тибета – Лхасы.
По пустыням и горам Монголии и Китая Пржевальский прошел более 11 800 километров и при этом нанес на карту (в масштабе 10 верст в 1 дюйме) около 5700 километров. Научные результаты этой экспедиции поразили современников. Пржевальский дал подробные описания пустынь Гоби, Ордоса и Алашани, высокогорных районов Северного Тибета и котловины Цайдама (открытой им), впервые нанес на карту Центральной Азии более 20 хребтов, семь крупных и ряд мелких озер. Он собрал коллекции растений, насекомых, пресмыкающихся, рыб, млекопитающих. При этом были открыты новые виды, получившие его имя, – ящурка Пржевальского, расщепохвост Пржевальского, рододендрон Пржевальского… Михаил Александрович Пыльцов, самоотверженный его товарищ, был удостоен такой же чести.
Двухтомный труд «Монголия и страна тангутов» (1875–1876), в котором Пржевальский дал описание своего путешествия, доставил автору мировую известность и был полностью или частично переведен на ряд европейских языков.
В Петербурге Пржевальского встретили как героя. Русское географическое общество присуждает ему свою высокую награду – Большую золотую медаль. Он получает Золотую медаль Парижского географического общества и «высочайшие» награды – чин подполковника, пожизненную пенсию в 600 рублей ежегодно. Его называют «замечательнейшим путешественником нашего времени», ставят рядом с Семеновым-Тян-Шанским, с Крузенштерном и Беллинсгаузеном, с Ливингстоном и Стэнли…
В январе 1876 года Пржевальский представил в Русское географическое общество план новой экспедиции. Он намеревался заняться исследованием Восточного Тянь-Шаня, дойти до Лхасы, увидеть которую мечтало столько поколений европейских географов, и главное – обследовать загадочное озеро Лобнор.