В 1934 году путешественник совершает меридиональное пересечение пустыни от Теджена до Хивы — «по древним караванным путям, воскрешая забытые тропы и откапывая заброшенные и пустые колодцы». Этот путь проделан в составе Заунгузского отряда, изучавшего наименее известную ко времени работ экспедиции часть Каракумской пустыни.
В 1935 году полевые работы в Центрально-Каракумском отряде снова связаны со снятием последних «белых пятен» с географической карты. В одном из районов исследований обнаружена у обрыва плоской возвышенности Ишеканкрен-Кыра вторая по глубине впадина на территории СССР — Ахчакая (—81 м).
В 1937 году в составе другой экспедиции — Среднеазиатской— Э. М. Мурзаев заканчивает свои каракумские полевые работы рекогносцировочным географическим обследованием малоизвестных территорий, прилегающих к верхней и средней частям Узбоя. Маршруты и здесь проходят по неизученным ранее местам.
С начала 30-х годов и вплоть до настоящего времени физическая география Средней Азии — одно из основных направлений научной деятельности Э. М. Мурзаева. В начале 50-х годов он продолжил свои среднеазиатские путешествия, побывал снова на Иссык-Куле, впервые увидел Памир, его суровую и величественную природу, совершил маршруты по Ферганской долине, был в верховьях Амударьи.
Исследователь посвятил Средней Азии многие научные труды. Среди них обобщающая работа «Средняя Азия», выдержавшая три издания (1947, 1957, 1961), а также десятки статей, главы в коллективных трудах, в том числе, например, в таких капитальных изданиях, как том «Средняя Азия. Физико-географическая характеристика» (1958) и том «Средняя Азия» в серии «Природные условия и естественные ресурсы СССР» (1968), научным редактором которых был также Э. М. Мурзаев.
Со среднеазиатским направлением работ тесно связано и другое—физическая география Центральной Азии. В 1940— 1944 годах учёный ведёт полевые исследования в Монгольской Народной Республике.
Академия наук СССР издавна имеет прочные систематические контакты с научными учреждениями братской Монголии. Участие советских учёных в исследованиях природы этой страны— одна из форм этих контактов, помогающих в творческой научной —работе монгольским друзьям. Географические исследования природы Центральной Азии продолжают на новой основе и славную традицию отечественной науки, заложенную знаменитыми русскими путешественниками в историческом прошлом.
Общая протяжённость маршрутов Мурзаева по Монголии в течение четырёх лет — 26 тысяч километров. Не приводя здесь перечня этих маршрутов по отдельным годам, скажем лишь, что ими были охвачены различные районы страны, основные типы её природных ландшафтов. Путешественник проводил изыскания в Гоби и на высоких равнинах Восточной Монголии, в котловине Больших озёр и в горных районах — Монгольском Алтае, Хэнтэе, Хангае.
В экспедициях были собраны материалы, позволяющие охарактеризовать не только те или иные районы, географические объекты, отдельные типы ландшафтов, но и природу страны в целом — физическую географию всей Монгольской Народной Республики. Научные результаты монгольских исследований Э. М. Мурзаева — это путевые отчёты, статьи, карты и книги. Основной итог — монография «Монгольская Народная Республика. Физико-географическое описание». Этот труд, опубликованный в 1948 году, был удостоен Государственной премии СССР и в дополненном виде повторно публиковался в Советском Союзе и за рубежом. Конечно, создание такого труда потребовало наряду с использованием материалов, накопленных в собственных экспедициях, тщательного, всестороннего анализа совокупности всех прежних работ — описаний путешествий, различного рода специальных исследований. С этим связано написание ещё одной книги, озаглавленной «Географические исследования Монгольской Народной Республики» (1948). В ней дан общий исторический обзор всех сколько-нибудь существенных для науки путешествий и работ, начиная с XIII века вплоть до нашего времени.
Экспедиционные исследования природы Центральной Азии были продолжены Э. М. Мурзаевым во второй половине 50-х годов в Китае. К этому времени учёный уже выполнил ряд работ, относящихся к центральноазиатским территориям Китая. Но одно дело — знакомство с природой страны по литературным источникам, а другое — по собственным путевым наблюдениям. В 1956—1960 годах Э. М. Мурзаев в составе группы советских учёных принимает участие по приглашению Академии наук Китайской Народной Республики в Синьцзянской комплексной экспедиции Академии наук КНР.
Десятилетием ранее, во второй половине 40-х годов, с пустынями, оазисами и горами Синьцзяна, с крупнейшей азиатской пустыней Такла-Макан, с лабиринтом многочисленных русл реки Тарим, с блуждающим озером Лобнор и со многими другими примечательными географическими объектами этой части Азиатского материка Э. М. Мурзаев встречался неоднократно в ходе интересной и далеко не простой работы. Он был тогда научным редактором и комментатором первого в советское время переиздания трудов Н. М. Пржевальского о четырёх его путешествиях в Центральную Азию. Встречался он с этими объектами и позже, при написании общих обзоров физической географии Центральной Азии. Но всё это были встречи за письменным столом, в рабочем кабинете исследователя. Теперь он увидел и изучил многие из этих объектов в натуре во время своих синьцзянских маршрутов, общая протяжённость которых составила 33,5 тысячи километров (в эту цифру входят и повторные отрезки пути).
Конечно, 33,5 тысячи километров — цифра внушительная, впечатляющая. Всё же сам исследователь считал, что это и много и мало. Много потому, что удалось посетить районы, в прошлом труднодоступные и очень отдалённые, мало потому, что остались ещё и районы, не посещённые им, а их тоже хотелось бы видеть. Ведь сколько ни путешествовать по необозримым просторам азиатских пустынь, всегда останутся примечательные места, которые ещё следовало бы посетить.
В предисловии к своему капитальному труду, удостоенному премии имени В. А. Обручева Академии наук СССР, «Природа Синьцзяна и формирование пустынь Центральной Азии» (1966) Э. М. Мурзаев писал: «Главное, к чему стремился автор, — показать в работе взаимосвязи и взаимодействия природных процессов, протекающих в Синьцзяне — самой сухой области Азии. Раскрытие причинных связей и закономерностей, присущих географической среде Синьцзяна, представляется увлекательной задачей, хотя её окончательное решение — дело будущего».
Эти слова очень точно и отчётливо характеризуют общую направленность всех научных работ исследователя по региональной физической географии.
