В Тибет экспедиции пробраться не удалось. Этому помешали болезнь руководителя и ряда членов экспедиции и особенно обострение русско-китайских отношений. Отчет о своем втором путешествии по Центральной Азии Н. М. Пржевальский составил очень краткий. Часть материалов этой экспедиции вошла впоследствии в описание четвертого путешествия. В советское время в архиве Русского географического общества обнаружены некоторые не опубликованные ранее материалы, относящиеся к лобнорскому путешествию.
В начале 1879 г. Н. М. Пржевальский отправился в новое, третье, путешествие в Центральную Азию. Экспедиция прошла из Зайсана в оазис Хами. Отсюда через неприветливую пустыню и хребты Нань-шаня, лежавшие по пути, путешественники поднялись на Тибетское плато. Первые впечатления Николай Михайлович описал так: «Мы вступали словно в иной мир, в котором прежде всего поражало обилие крупных зверей, мало или почти вовсе не страшившихся человека. Невдалеке от нашего стойбища паслись табуны куланов, лежали и в одиночку расхаживали дикие яки, в грациозной позе стояли самцы оронго; словно резиновые мячики, скакали маленькие антилопы – ады». После труднейших переходов путешественники в ноябре 1879 г. достигли перевала через хребет Тан-ла. В 250 километрах от столицы Тибета Лхассы, у деревни Найчу, путешественников задержали тибетские чиновники. После длительных переговоров с представителями тибетских властей Н. М. Пржевальский должен был повернуть обратно. После этого экспедиция до июля 1880 г. исследовала верховья Хуан-хэ, Куку-нор и восточный Нань-шань.
«Успех трех предшествовавших моих путешествий по Центральной Азии, обширные, оставшиеся там неведомыми площади, стремление продолжать, насколько хватит сил, свою заветную задачу, наконец, заманчивость вольной страннической жизни – все это толкало меня, по окончании отчета о своей третьей экспедиции, пуститься в новое путешествие», – пишет Н. М. Пржевальский в книге о четвертом путешествии по Центральной Азии.
Эта экспедиция была многолюднее и обставлена богаче всех предыдущих. Экспедиция исследовала истоки Хуан-хэ и водораздел между Хуан-хэ и Ян-цзы. Эти местности, с точки зрения географической, в то время совершенно не были известны не только в Европе, но и в Китае и на картах обозначались лишь приблизительно. Достижение и исследование истоков Хуан-хэ Н. М. Пржевальский справедливо считал решением «важной географической задачи». Затем Н. М. Пржевальский обнаружил некоторые не известные европейцам и не имеющие местных названий хребты. Он дал им названия: хребет Колумба, хребет Московский, хребет Русский. Вершине хребта Московского Н. М. Пржевальский дал название «Кремль». К югу от хребтов Колумба и Русского Н. М. Пржевальский заметил «обширный снеговой хребет» и назвал его «Загадочным». Впоследствии этот хребет решением Совета Русского географического общества был назван именем Н. М. Пржевальского.
Исследовав северную часть Тибетского плато, экспедиция пришла на Лоб-нор и Тарим. Потом путешественники прошли на Черчен и дальше на Керию, отсюда через Хотан и Аксу в Каракол на озеро Иссык-куль. В географическом отношении это было самое плодотворное путешествие Пржевальского.
Ни почести, ни слава, ни известная материальная обеспеченность не могли удержать страстного путешественника на месте. В марте 1888 г. он закончил описание четвертого путешествия, а в следующем месяце уже имел разрешение и деньги на новую экспедицию в Лхассу. В октябре он прибыл в Каракол. Здесь был укомплектован весь состав экспедиции и приготовлен караван к путешествию. Но ехать дальше Н. М. Пржевальскому не пришлось: 1 ноября 1888 г. на руках своих сотрудников он умер от тифа. Николай Михайлович требовал от своих сотрудников не щадить «ни сил, ни здоровья, ни самой жизни, если то потребуется, чтобы выполнить… громкую задачу и сослужить тем службу как для науки, так и для славы дорогого отечества». Сам он всегда служил примером беззаветной преданности долгу. Перед смертью Николай Михайлович сказал: «Об одном прошу не забыть, чтобы похоронили меня непременно на берегу Иссык-куля, в походной экспедиционной форме…»
Его спутники выбрали для могилы ровное красивое место на берегу Иссык-куля, на обрыве, с видом на озеро и ближайшие окрестности. На могиле из больших глыб местного мрамора позже был сооружен памятник с надписью: «Николай Михайлович Пржевальский, родился 31 марта 1839 г., скончался 20 октября 1888 г. Первый исследователь природы Центральной Азии» (даты указаны по ст. стилю).
Пространство Центральной Азии, в котором совершались путешествия Н. М. Пржевальского, расположено между 32 и 48° северной широты и 78 и 117° восточной долготы. С севера на юг оно тянется более 1000 километров и с запада на восток около 4000 километров. Направления маршрутов экспедиции Пржевальского на этом громадном пространстве составляют настоящую сеть. Его караваны прошли свыше 30 000 километров.
Важнейшей частью программы всех своих путешествий Н. М. Пржевальский считал физико-географические описания и маршрутно-глазомерную съемку. Он проложил и нанес на карту много тысяч километров новых, никому до него не известных путей. Для этого он произвел съемку, астрономически определил 63 пункта, сделал несколько сот определений высот над уровнем моря.
Съемку Н. М. Пржевальский производил сам. Он всегда ехал впереди каравана с маленькой записной книжечкой в руках, куда заносил все его интересующее. Записанное, по приходе на бивуак, Н. М. Пржевальский переносил на чистый планшет. Он имел редкую способность необыкновенно точно описывать пройденные им местности. Благодаря ему карта Центральной Азии существенно изменилась во всех своих частях. Наука обогатилась понятиями об орографии Монголии, северного Тибета, области истоков Хуан-хэ, Восточного Туркестана. После гипсометрических наблюдений Н. М. Пржевальского стал вырисовываться рельеф огромнейшей страны. На карте появились новые горные хребты взамен многих мифических гор, отмеченных на древних китайских картах. Н. М. Пржевальский в трех местах пересек северную границу Тибета – Куэнь-луня. До него эти горы на картах показывали прямой линией. Он показал, что эти горы делятся на ряд отдельных хребтов. На картах Азии до путешествий Н. М. Пржевальского не значилось гор, составляющих южную ограду Цайдама. Эти горы впервые исследовал Н. М. Пржевальский. Отдельным хребтам он дал названия, например, хребет Марко-Поло, хребет Колумба. Эти названия значатся на всех современных картах Азии. В западной части Тибета он открыл и назвал отдельные хребты горной системы Нань-шаня (хребет Гумбольдта, хребет Риттера). Географическая карта прочно хранит названия, связанные с деятельностью первого научного исследователя Центральной Азии.
До путешествий Н. М. Пржевальского в Центральную Азию ровно ничего не было известно об ее климате. Он первый дал живое и яркое описание времен года и общую характеристику климата посещенных им стран. Изо дня в день, тщательно, в течение многих лет он проводил систематические метеорологические наблюдения. Н. М. Пржевальский дал ценные материалы для суждения о распространении на север и запад влажного, дождливого муссона Азии и о границе двух его главных областей – индийской и китайской, или восточно-азиатской. На основании его наблюдений впервые установили общие средние температуры для Центральной Азии. Они оказались на 17,5° ниже, чем предполагали.
Свои научные исследования, начиная с первого уссурийского и включая последующие четыре больших путешествия в Центральную Азию, Н. М. Пржевальский проводил по единой программе. «На первом плане, – пишет он, – конечно, должны стоять исследования чисто географические, затем естественно-исторические и этнографические. Последние… весьма трудно собирать мимолетом… Кроме того, для нас слишком много было работы по другим отраслям научных исследований, так что этнографические наблюдения и по этой причине не могли вестись с желаемой полнотой».
Крупнейший знаток растительности Азии академик В. Л. Комаров подчеркивает, что нет такой отрасли естествознания, в которую исследования Н. М. Пржевальского не внесли бы выдающегося по своему значению вклада. Его экспедиции открыли совершенно новый мир животных и растений.