Путешествие закончилось в Иркутске. Дневники двух экспедиций Потанина составили четыре тома «Очерков Северо-Западной Монголии» (1881–1883 гг.), из них два тома этнографических материалов, собранных главным образом А.В. Потаниной.

В марте 1879 г. Пржевальский начал третье путешествие по Центральной Азии, названное им «Первым Тибетским». От Зайсана он направился на юго-восток, мимо озера Улюн-гур и вдоль р. Урунгу до ее верховьев, пересек Джунгарскую Гоби — «обширную волнистую равнину» — и довольно верно определил ее размеры. Миновав озеро Баркёль, Пржевальский вышел к оазису Хами, близ 93° в.д. Он пересек далее восточную окраину Гашунской Гоби и достиг низовьев р. Данхэ (левый приток нижней Сулэхэ), а к югу от нее обнаружил «громадный вечноснеговой» хребет Гумбольдта (Улан-Дабан, длина около 250 км, вершины 5300–5400 м). Через перевал Данцзинь (3519 м)— на стыке Алтынтага и Гумбольдта — Пржевальский прошел на юг к равнине Сартым, пересек ее и установил началие хребта Риттера (Дакэн-Дабан, длина около 200 км, вершины более 5 тыс. м). Перейдя через два других, меньших хребта, он спустился в юго-восточную часть Цайдама, в поселок Дзун.

Из Дзуна Пржевальский двинулся на юго-запад и выяснил, что Кульлунь здесь имеет широтное направление и состоит из двух, иногда из трех параллельных цепей (шириной от 64 до 96 км), имеющих разные названия в различных своих частях. По номенклатуре, принятой для советских карт, Пржевальский выявил следующие хребты: у 36° с.ш., между 94–96° в.д., — Сасун-Ула и западную часть Бурхан-Будда; несколько южнее, между 91 и 96° в.д., — Бокалыктаг, названный им хребтом Марко Поло (с вершиной 6300 м). К югу от Бокалыктаг, перевалив Кукушили, Пржевальский обнаружил хребет Бунгбура-Ула, который протягивается вдоль левого берега Улан-Мурэна (верховье Янцзы), между 92 и 94° в.д. (вершина 5800 м).

Далее к югу перед путешественником простирался уже собственно Тибет, представляющий «грандиозную, нигде более на земном шаре в таких размерах не повторяющуюся столовидную массу, поднятую… на страшную высоту. И на этом гигантском пьедестале громоздятся… обширные горные хребты… Словно стерегут здесь эти великаны труднодоступный мир заоблачных нагорий, неприветливых для человека по своей природе и климату и в большей части еще совершенно неведомых для науки…» За 33-й параллелью Пржевальский открыл водораздел Янцзы и Салуина — широтный хребет Тангла (с вершинами до 6096 м). С пологого, едва заметного перевала на высоте около 5000 м, пройдя на юг приблизительно до 32° с.ш., Пржевальский увидел восточную часть хребта Ньенчен-Тангла. Он нашел путь к запретной Лхасе и находился от нее примерно в 300 км, но вынужден был повернуть обратно: в Лхасе распространился слух, что русский отряд идет с целью похитить далай-ламу. Пржевальский прошел тем же путем до верховьев Янцзы и несколько западнее прежнего маршрута — в Дзун. Оттуда он повернул к озеру Кукунор, обошел его с юга, почти замкнув съемкой, а южнее 36° с.ш. (у 100° в.д.) впервые исследовал верхнее течение Желтой реки (Хуанхэ) на протяжении более 250 км; в этом районе он открыл хребты Семенова и Угуту-Ула. Попытка проникнуть к истокам Хуанхэ не увенчалась успехом из-за невозможности переправиться через реку.

Вернувшись в Дзун, Пржевальский через пустыню Алашань и Гоби добрался до Кяхты. Во время этого путешествия он прошел около 8 тыс. км и произвел съемку более 4 тыс. км пути через совершенно не исследованные европейцами районы Центральной Азии. Он нашел два новых вида животных — лошадь Пржевальского и медведя пищухоеда. Помощник Пржевальского, Всеволод Иванович Роборовский, собрал огромную ботаническую коллекцию: около 12 тыс. экземпляров растений — 1500 видов. Свои наблюдения и результаты исследований Пржевальский изложил в книге «Из Зайсана через Хами в Тибет и на верховья Желтой реки» (1883 г.), из которой нами взяты вышеприведенные цитаты. Итогом трех его экспедиций были принципиально новые карты Центральной Азии.

В ноябре 1883 г. Пржевальский отправился в четвертое путешествие. Кроме В.И. Роборовского, он взял в помощники 20-летнего вольноопределяющегося Петра Кузьмича Козлова, ранее конторщика пивоваренного завода, в котором Пржевальский угадал настоящего исследователя. От Кяхты уже дважды изученным путем к маю 1884 г. экспедиция проследовала в Дзун. На юго-востоке от Цайдама, за хребтом Бурхан-Будда, Пржевальский обнаружил бесплодное солончаковое «волнистое плато, часто покрытое небольшими… в беспорядке насыпанными горами», продолжавшееся далеко к юго-востоку. На плато паслись неисчислимые стада диких яков, куланов, антилоп и других копытных. Миновав это звериное царство, Пржевальский вышел к восточной части межгорной котловины Одонтала, покрытой «множеством кочковатых болот, ключей и маленьких озерков»; по котловине «вьются небольшие речки, образующиеся частью из тех же ключей, частью сбегающие с гор. Все эти речки сливаются в два главных потока», соединяющихся к северо-восточному углу Одонталы. «Отсюда, то есть собственно от слияния всей воды Одонталы, и зарождается знаменитая Желтая река» (Хуанхэ). Хорошая погода, радовавшая путешественников в течение нескольких дней, «вдруг сменилась сильной метелью, а к утру температура понизилась до —23°С. Двое суток пришлось ждать, пока столь некстати выпавший снег растает». Наконец отряд смог двигаться дальше на юг. Пржевальский перевалил незаметный со стороны Тибетского плато водораздел истоков Хуанхэ и Янцзы (хребет Баян-Хара-Ула) и очутился в высокогорной стране: «Здесь горы сразу становятся высоки, круты и труднодоступны». Обследовав небольшой отрезок верхнего течения Янцзы, Пржевальский решил не тратить времени и сил на достижение милой его сердцу Лхасы. На обратном пути, восточнее Одонталы, он обнаружил два озера — Джарин-Нур и Орин-Нур, через которые протекала «новорожденная Хуанхэ».

Вернувшись к Цайдаму, Пржевальский проследовал по его южной окраине, открыл на юго-западе узкий, но мощный хребет Чиментаг и, таким образом, почти полностью оконтурил огромную (более 100 тыс. км) Цайдамскую равнину. Перевалив Чиментаг и северо-западный отрог новооткрытого Каякдыгтага, отряд вышел на большую широкую равнину Культала, уходившую «к востоку за горизонт». Далеко на юге перед Пржевальским открылся гигантский хребет широтного направления, названный им Загадочным, а усмотренную вершину — Шапкой Мономаха (7720 м). Позднее Загадочному было присвоено имя первооткрывателя (местное название Аркатаг; длина около 650 км, высота до 7723 м). Повернув обратно и достигнув примерно 38-й параллели, Пржевальский прошел на запад обширной межгорной Долиной Ветров, названной им так из-за постоянных ветров и бурь (долина р. Юсупалык). К северу от нее простирался Актаг, а югу — Каякдыгтаг и ранее неизвестный Аччиккёльтаг (Московский). На южном склоне Каякдыгтага, на высоте 3867 м, Пржевальский открыл соленое озеро, даже в конце декабря не покрытое льдом, и назвал его Незамерзающим (Аяккумкёль). Дальнейшее движение к югу было невозможно из-за приближающейся зимы и сильного утомления вьючных животных; отряд направился на север, спустился в котловину озера Лобнор и на его берегу встретил весну 1885 г.

В начале апреля Пржевальский поднялся по долине р. Черчена до оазиса Черчен, а оттуда двинулся к югу, у 37° с.ш. обнаружил Русский хребет (до 6626 м) и проследил его к западу по всей длине (около 400 км) — до оазиса Керии, а на параллели 36° с.ш. он открыл короткий, но мощный хребет Музтаг (вершина 7282 м), примыкающий к Русскому. Затем отряд вышел к оазису Хотан, пересек в северном направлении Такла-Макан, Центральный Тянь-Шань и вернулся к Иссык-Кулю в ноябре 1885 г. В 1888 г. увидела свет последняя работа Пржевальского «От Кяхты на истоки Желтой реки» (из нее взяты вышеприведенные цитаты).