В 1867 году Пржевальский получил командировку в Уссурийский край. Вместе с препаратором, юношей Николаем Ягуновым и двумя казаками он дошёл по реке Уссури до станицы Буссе, потом на озеро Ханка. Зимой он исследовал Южно-Уссурийский край, пройдя в три месяца 1060 верст (около 1100 км). Весной 1868 года он снова отправился на озеро Ханка. Результатами его первой поездки были сочинения «Об инородческом населении в южной части Приамурской области» и «Путешествие в Уссурийский край».
Первое путешествие: Первое путешествие: В 1870 году Пржевальский предпринял путешествие в Центральную Азию. В начале ноября он вместе с подпоручиком М. А. Пыльцовым прибыл в Кяхту, оттуда было решено для получения соответствующих разрешений ехать в Пекин. Из Пекина он двинулся к северному берегу озера Далай-Нор, потом, отдохнув в Калгане, исследовал хребты Сума-Ходи и Инь-Шань, а также течение Жёлтой реки (Хуанхэ), показав, что она не имеет разветвления, как думали прежде на основании китайских источников; пройдя через пустыню Ала-Шань и Алашанские горы, он вернулся в Калган, проделав за 10 месяцев путь в 3500 верст (около 3700 километров).
Второе путешествие: Второе путешествие: В 1876 году Пржевальский предпринял второе путешествие из Кульджи на реку Или, через Тянь-Шань и реку Тарим к озеру Лоб-Нор, южнее которого им был открыт хребет Алтын-Таг; весну 1877 года он провел на Лоб-Норе, наблюдая за перелетом птиц и занимаясь орнитологическими исследованиями, а потом через Курлу и Юлдус вернулся в Кульджу. Болезнь заставила его пробыть в России дольше чем планировалось, за это время он написал и опубликовал труд «От Кульджи за Тянь-Шань и на Лоб-Нор».
Третье путешествие: Третье путешествие: В 1879 году он выступил из города Зайсан в третье путешествие во главе отряда из 13 человек. По реке Урунгу через оазис Хами и через пустыню в оазис Са-Чжеу, через хребты Нань-Шаня в Тибет, и вышел в долину Голубой реки (Мур-Усу). Тибетское правительство не хотело пустить Пржевальского в Лхасу, и местное население было так возбуждено, что Пржевальский, перейдя через перевал Танг-Ла и находясь всего в 250 верстах от Лхасы, был вынужден вернуться в Ургу. Возвратившись в Россию в 1881 году, Пржевальский дал описание своего третьего путешествия. Им были опубликованы первые сведения о новом виде лошади, ранее неизвестном науке, позднее названном в его честь.
Четвертое путешествие: Четвертое путешествие: В 1883 году он предпринял четвёртое путешествие, возглавив отряд из 21 человека. Из Кяхты он двинулся через Ургу старым путем на Тибетское плоскогорье, исследовал истоки Жёлтой реки и водораздел между Жёлтой и Голубой, а оттуда прошёл через Цайдам к Лоб-Нору и в город Каракол (Пржевальск). Путешествие окончилось лишь в 1886 году.