Лангсдорф предполагал исследовать провинцию Сан-Паулу, далее направиться в Гояс и Мату-Гросу, спуститься по рекам Мадейра или Такантис до Пара, а затем возвратиться в Рио-де-Жанейро через провинции Пиауи, Пернамбуку, Баия и малоизвестные районы Минас-Жераис. Однако уже спустя месяц с момента начала экспедиции, находясь в городке Иту, Лангсдорф пришел к заключению, что плавание по рекам провинции Мату-Гросу гораздо целесообразнее сухопутного маршрута. Было решено двигаться из городка Порту-Фелис по рекам Тиете, Парана, Риу-Парду, Камапуан, Кошин, Такуари, Парагвай, Сан-Лоуренсу и Куяба в город Куяба, а затем плыть в Пара.
Приготовления к плаванию и ожидание сухого сезона задержали путешественников. Однако 22 июня на 8 лодках с командой около 30 человек (исключая Гассе, который выбыл из состава экспедиции) путешественники отправились вниз по реке Тиете. На каждой лодке по приказу Лангсдорфа был укреплен русский военно-морской флаг. Плавание по извилистой, порожистой, изобиловавшей мелями Тиете было нелегким. Лодки очень часто приходилось разгружать и только после этого проводить через опасные места. Людей донимали москиты, муравьи портили вещи, многочисленные насекомые откладывали личинки в поры кожи. Ридель, Флоранс и Тонэй страдали от сильной сыпи и зуда. Хуже всех приходилось последнему — художник почти не мог работать. Но великолепие окружающей природы было словно вознаграждением за все трудности походной жизни. «Всегда чарующая, эта природа заставляет нас жалеть о том, что мы не в состоянии воспроизвести ее во всех деталях, — писал впоследствии Флоранс. — Водопады вызывают чувство изумления, и это чувство не знакомо тем, кто никогда не плавал в утлом челноке, отданный на произвол пенистых волн, когда берега исчезают с быстротой молнии».
В конце июля экспедиция преодолела два крупных водопада — Аваньяндава и Итапуре. В обоих случаях пришлось полностью разгрузить лодки и перенести весь груз по суше. «Водопад Итапуре — одно из прекраснейших мест природы, — отметил Лангсдорф в дневнике, — красота и великолепие которого может только удивлять, но не поддается описанию. От силы падающей воды дрожит под ногами земля. Шум и рев кажутся вечным громом. Радуги в любом направлении, куда ни обратится взор путешественника».
11 августа спуск по Тиете был завершен, пройдя около 600 км, экспедиция добралась до широкой и спокойной Параны. 13 августа исследователи двинулись вниз по Паране и спустя несколько дней вошли в один из ее притоков — Риу-Парду. Теперь предстояло плавание против течения. Этот этап экспедиции оказался самым тяжелым, но и самым важным и интересным на пути в Куябу. Разнообразные коллекции увеличивались с каждым днем. «Мы застали весну в самом начале, степи были в полном цвету, радовали и занимали нашего ботаника», — писал Лангсдорф. Шкуры кабанов, тапиров и обезьян препарировали для коллекций, а мясо использовали в пищу. Путешественники ловили рыбу, собирали яйца черепах, несколько раз варили понравившийся всем бульон из удава.
В начале сентября экспедиция продолжала подниматься по Риу-Парду. И без того нелегкий путь против течения реки крайне осложняла бесконечная вереница водопадов. Изрядная усталость, накопившаяся в пути, начала сказываться на психологическом состоянии членов экспедиции. Астроном экспедиции Нестор Гаврилович Рубцов, будучи человеком дисциплинированным и трудолюбивым, пребывал в мрачном настроении, стал замкнутым и казался больным. Вечером 5 сентября уйдя с экспедиционной стоянки один, к ужину он не вернулся. Лишь на следующий день астронома нашли в 15 км от лагеря. Оказалось, что он решил покинуть экспедицию, считая, что его все презирают и ненавидят. Лангсдорфу пришлось потратить немало сил, чтобы вернуть Рубцову спокойствие и работоспособность.
Наконец, пройдя 2 000 км и преодолев на своем пути 32 водопада, экспедиция достигла фазенды Камапуан, где путешественники собирались отдохнуть и пополнить запасы продовольствия. Пребывание в Камапуане заняло почти полтора месяца.
21 ноября исследователи направились к реке Кошин, куда заранее были переведены лодки, и на следующий день экспедиция продолжила плавание. Стремительное течение Кошина заставляло всех пребывать в постоянном напряжении. Тем не менее 27 ноября одна из лодок затонула, хотя людям, по счастью, удалось спастись.
В начале декабря экспедиция вошла в более спокойную реку Такуари, по которой нужно было спуститься до реки Парагвай. Теперь почти до самой Куябы экспедиции предстояло странствовать по обширному болотистому району Пантанал. Мириады москитов были настоящим бичом этих мест. Стояла нестерпимая жара, и даже ночь не приносила облегчения, свирепствующие насекомые совершенно лишили людей сна. Из дневника Лангсдорфа: «Вода медленно текущего Парагвая была покрыта блеклыми, гниющими листьями, деревьями, корнями, рыбами, крокодилами, красной глиной и желтой пеной.
Она выглядела отвратительно и была почти непригодна для питья». Стаи кровожадных пираний не позволяли искупаться. Рискнувший окунуться Лангсдорф тотчас выскочил на берег и был счастлив, что отделался только раной.
4 января 1827 года экспедиция добралась до реки Куяба и стала подниматься вверх по ее течению. Начался период дождей, и разлившиеся воды Пантанала превратились в огромное безбрежное озеро. Выдержать нужное направление помогала только опытность проводника. Несколько недель члены экспедиции вынуждены были провести в лодках, на одной из них соорудили глиняный очаг, чтобы готовить еду. Спали, кто в лодках, кто в гамаках, привязанных к торчащим из воды деревьям. За день удавалось пройти не более 15 км. Лишь 30 января 1827 года, спустя 7 месяцев после отплытия из Порту-Фелис, экспедиция достигла наконец города Куяба, оставив позади 4 000 км. Там путешественники несколько недель отдыхали и приводили в порядок коллекции и составленные в пути карты и документы. Вскоре представился случай отправить богатейшие собрания экспедиции сначала в Рио-де-Жанейро, а затем в Петербург.
С середины апреля участники экспедиции принялись за исследование провинции Мату-Гросу, огромная и малонаселенная территория которой в то время была почти не изучена. Базой экспедиции стал городок Гимараэнс, расположенный в 20 км от столицы. Оттуда путешественники совершили несколько радиальных маршрутов. В конце июня они возвратились в Куябу и весь июль и август провели в разнообразных экскурсиях по провинции. В конце сентября в Рио-де-Жанейро в очередной раз были отправлены самые ценные рисунки и документы, естественнонаучные коллекции и множество этнографических экспонатов.
В ноябре путешественники готовы были вновь отправиться в путь. На сей раз им предстояло разделиться: Лангсдорф, Рубцов и Флоранс направлялись к истокам Парагвая, Куябы и Аринуса, а Ридель и Тонэй должны были двигаться на запад и по рекам Гуапоре, Маморе, Мадейра и Амазонка достичь устья Риу-Негру и там ждать других путешественников.
21 ноября Ридель и Тонэй выехали из столицы. А спустя две недели выступил и отряд Лангсдорфа. Для Тонэя это путешествие оказалось последним — в январе 1828-го он утонул в реке Гуапоре, пытаясь переплыть ее. Тело молодого художника было найдено лишь на второй день на берегу реки. После гибели Тонэя, потрясшей всех участников экспедиции, Ридель один продолжал путешествие по намеченному ранее плану. Несмотря на болезнь и все трудности, которыми изобиловал его путь, Ридель прошел своим маршрутом, собрав великолепный гербарий, и в начале января 1829 года прибыл в Пара.
Планам же Лангсдорфа не суждено было осуществиться. В середине декабря его отряд прибыл в Диамантину — небольшой городок, центр добычи алмазов в северной части провинции Мату-Гросу. Здесь путешественники пробыли почти два месяца, в течение которых они изучали местность в южном и юго-западном направлениях.
В марте 1828 года экспедиция выступила на север, к Риу-Прету. «Эти места боятся посещать даже в сухое время года, а в период дождей здесь каждый непременно заболевает гнилой горячкой, лихорадкой, тифом. Жертвами этих болезней стали многие сотни людей», — писал Лангсдорф. Однако участникам экспедиции из-за проволочек местной администрации пришлось прожить на берегу Риу-Прету более двух недель. Эта задержка стала для экспедиции роковой — заболели Рубцов, Флоранс, лихорадило и Лангсдорфа, всего же больных было более 10 человек. Тем не менее 31 марта лодки экспедиции пустились в плавание по Риу-Прету. Оно оказалось очень тяжелым — упавшие во время наводнения деревья то и дело преграждали реку, нередко путь для лодок приходилось просто прорубать.
Между тем число заболевших возрастало с каждым днем. У Лангсдорфа начались сильные приступы лихорадки, но, несмотря на это, он по-прежнему продолжал свои наблюдения и делал записи в дневнике. Всеми доступными ему средствами Лангсдорф лечил и себя, и своих спутников. В апреле во время пребывания в селениях индейцев апика Лангсдорф мог передвигаться уже только при помощи сопровождающего.
