Après avoir étudié les régions de l'Oussouri, de 1867 à 1869, il traverse en 1871 le désert de Gobi, gagne Pékin et revient par le lac Koukou Nor (Qinghai). À partir de 1876, il visite le bassin du Tarim et décrit les chaînes de l'Altyntagh, bordure septentrionale du Tibet. En 1879, il échoue dans une tentative pour atteindre Lhassa, mais donne les premiers renseignements précis sur le nord du Tibet. En 1883-1884, il revient encore sur les confins du Tibet, explorant les chaînes du Kunlun et les régions où le Huang He prend sa source. En 1879, il découvrit une dernière espèce de cheval sauvage, que l'on croyait disparue (elle fut nommée : cheval de Prjevalski).