Маршрут проложили, полагаясь на сведения, добытые разведывательной экспедицией полковника фон Берга, которому удалось в 1825-1826 годах пройти от Оренбурга до Аральского моря. По сведениям, собранным фон Бергом, считалось, что в Хиву ведут два пути: один по восточному, другой по западному берегу Аральского моря. Первый путь имел протяженность в 1400 верст, второй — 1320. Этот последний путь фон Берг рекомендовал в случае похода на Хиву и даже наметил на маршруте две точки для построения укрепленных лагерей: при впадении в Эмбу речки Ата-Джаксы и возле озера Ак-Булак, названного так по белому цвету воды. Это место еще называли Чушка-куль — Свинское озеро, из-за изобилия диких свиней, обитавших в прибрежных камышах.

Как оказалось впоследствии, места для лагерей были выбраны фон Бергом неудачно — в первом почти не было кормов для животных, во втором вода не годилась для питья. Но Перовский об этом не знал; по его приказу тогда же, весной 1839 года, из Оренбурга выступили два отряда, снабженные всем необходимым для постройки укреплений в намеченных точках. Оба отряда подчинялись полковнику Гекке. Ему и его людям поручалось произвести топографическую съемку местности, построить лагеря в пунктах, указанных Бергом, запасти топливо и корма для верблюдов. В качестве топлива рекомендовалось заготавливать сухой камыш степных озер и бурьян. Эти «дрова» предполагалось связывать в плотные вязаночки размером с полено, чтобы они не прогорали очень быстро.

Полковник Гекке выполнил приказ, за лето его отряды построили два укрепления: одно в 500 верстах от Оренбурга, другое на 170 верст далее, в 12 верстах от начала подъема на плато Усть-Урт. Вернувшись в Оренбург и доложив об исполнении приказа, Гекке счел необходимым сообщить в рапорте, что путь «от Эмбы до Чушка-куль состоит из солончаковой низменности и самой бедной, илистой почвы, почти безводной». Но менять что-либо было уже поздно — выступили, рассчитывая на русское «авось» и волю Божью. Слишком много затратили сил и средств, чтобы признать поражение дела, даже его не начав. Идти решили к укреплению на Эмбе, которое планировали достигнуть в первых числах декабря, потом на Чушка-куль. Там устроить большой привал, выслать вперед разведку, чтобы выяснить, много ли снега на плато Усть-Урт. Тем временем к берегу Каспийского моря, до которого от Чушка-куля всего 100 верст, должны были подойти суда, груженные продовольствием и иными припасами для отряда. От пристани их караваном должны были доставить в лагерь раньше прибытия туда основных сил. Убедившись в наличии снега на плато, отряд форсированным маршем должен был идти к Аральскому морю и двигаться вдоль его берега — по уверению беглых рабов, в этих местах пресную воду можно было найти везде.

На берегу Урала построили печи, в которых непрерывно пеклись хлеба, из них потом сушились сухари. Там же сушились картофель, морковь, лук и свекла, тоже для запаса в путь. Обслуживали эти печи солдаты, отобранные из тех, кто хоть чуть понимал в этом деле. Другие же, умевшие держать в руках инструменты, сколачивали ящики, строили лодки, понтонные сани, вьюки для верблюдов, бочки и прочее, чего в степи не сделаешь и взять неоткуда будет. Отдельное внимание было уделено заготовке фуража. Выписали специальную паровую машину для прессовки сена и при ней англичанина-механика.

Одежду пошили специально для отряда, соорудив из «джибуги», валяной шерсти, и толстого сукна полушубки, поверх которых надевались армейские шинели. Изготовили стеганые подштанники, поверх которых надевались шаровары, сапоги были выданы с огромными голенищами: в них помещались войлочные валенки, на ноги к тому же надевались теплые чулки и портянки. К меховому воротнику пристегивалась на крючках черная суконная маска для лица, с прорезями для глаз. Одетые в такую форму солдаты выглядели чудовищно толстыми, неповоротливыми, а маски придавали им и вовсе нечеловеческий вид, словно это было неземное, бесовское войско. При этом солдат должен был нести еще и всю свою амуницию: ружье, боеприпасы, ранец и прочее.

Солдат учили ставить и собирать киргизские юрты, а потом, когда осенью 1839 года пригнали верблюдов, стали учить их, как с верблюдами следует обращаться. Такую подготовку прошли четыре оренбургских линейных батальона, полк уральских казаков, Уфимский казачий полк, а также особые команды саперов и разведчиков. Про Хиву было известно, что город окружен стенами, для их разрушения могли потребоваться пушки. Поэтому в отряд включили казачью конную артиллерию. Кроме того, с собою брали большой «артиллерийский парк» для обслуживания орудий, сигнальные ракеты и фальшфейеры. Обозом везли понтоны и лодки, которые собирались использовать при переправах и на Аральском море. В отряд также вошел сводный дивизион из Уфимского конно-регулярного полка. Этот полк был сформирован по ходатайству Перовского, туда собирали особенно рослых нижних чинов из разных кавалерийских частей.

Весь отряд насчитывал 5 217 человек, при 21 орудии. Всего на одного человека в отряде приходилось по два верблюда, их наняли у киргизов 12450 голов. 18 ноября 1839 года подготовку к походу признали законченной. Отряд разделили на четыре колонны: 1-й колонной командовал генерал Циолковский, 2-й — полковник Кузьминский, 3-й — генерал-лейтенант Толмачов и 4-й — генерал-майор Молоствов.

Четвертая колонна считалась главной, в ней шел сам Перовский со своим штабом. Официально начальником штаба числился подполковник Ивакин, на деле же им руководил штабс-капитан Никифоров, который, состоя при Перовском «для особых поручений» и не имея никаких определенных занятий, распоряжался решительно всем, действуя подчас совершенно самостоятельно, но от имени своего патрона и начальника. Кроме того, со штабом шли чиновники для особых поручений, адъютанты, гвардейские обер-офицеры, прикомандированные к отряду. Еще при штабе отряда была особая группа офицеров, в чью задачу входило геодезическое и этнографическое исследование Хивинского ханства. В главной колонне находились также обоз маркитанта, оренбургского купца Михаила Зайчикова, и так называемый кухонный обоз самого Перовского.

К моменту выступления отряда ни для кого уже не были секретом ни цель похода, ни число войск, ни имена командиров. В степи русских уже ждали.

За несколько недель до выступления основных сил отряда в степь отправился авангард под командой подполковника Данилевского, насчитывавший 5 офицеров, 357 нижних чинов при 4 орудиях, с обозом в 1128 верблюдов. Этот отряд благополучнее всех добрался до Эмбы: снега было мало, верблюды легко докапывались до корма, а морозы не донимали людей.

На 11 часов утра 18 ноября 1839 года генерал-адъютант Перовский назначил последний смотр. В степи, за стенами города, был отслужен напутственный молебен. Впереди был тяжелый поход в суровую зимнюю степь, навстречу уже ждущему их неприятелю. По окончании молебна отряд развернулся в походные колонны, вперед была выслана разведка, по флангам пущены дозоры, и вся масса людей двинулась вперед. На первом же переходе отряд попал в снежный буран, который прервал связь между колоннами и навалил огромные сугробы. Снег все падал и падал, и начинало казаться, что он уже никогда не кончится. Люди выматывались, теряли силы, преодолевая снежные завалы; в Оренбурге казалось, что все предусмотрели, но поход сразу показал, что подготовка была недостаточной. За просчеты пришлось расплачиваться человеческими жизнями. Как только задул ледяной ветер и пошел снег, оказалось, что экипировка солдат совершенно не годится: одежда тяжела и неудобна, через снежные заносы пробираться солдату, одетому подобным образом, да еще и нагруженному оружием и иным снаряжением, было невыносимо трудно. Но главная беда заключалась в том, что, несмотря на толщину и плотность, обмундирование не защищало от стужи. Люди обмораживались, в первые же дни от холода погибло несколько человек. До укрепления на Эмбе отряд добрался лишь 19 декабря, потеряв в пути немало верблюдов и лошадей и отстав от намеченного срока более чем на две недели.