Третье путешествие было посвящено целиком Тибету. Оно началось в восточно-казахстанском форте Зайсан 3 апреля 1880 года. Через два месяца изнурительного пути по сухим степям и пустыням караван, в котором 35 верблюдов и 5 лошадей, Пржевальский подошел к оазису Хами. Пройдена тысяча верст, но до Лхасы осталось втрое больше. Из раскаленной пустыни прямо на западе возникла перед путниками горная система Нань-Шань, уже знакомая Пржевальскому по первому путешествию, только тогда он подходил к этим высоким хребтам с востока. В предгорьях – оазис Сачжоу, последний на границе Северного Тибета. «Опять передо мною раскрывался совершенно иной мир, ни в чем не похожий на нашу Европу». Два горных хребта были открыты на краю Тибетского нагорья.
Преодолели хребет Бурхан-Будда. За ним – неведомая страна, поднятая высоко в небо. Один за другим преодолеваются хребты средней величины, и вдруг возникает гигант, никем еще не описанный грандиозный хребет. Пржевальский называет его хребтом Марко Поло. Отряд добрался до верховьев Янцзыцзяна (Голубой реки). Эта великая река Китая называется здесь Мурайсу. За ней еще один гигант – заснеженный хребет Тангле, водораздел рек Янцзы и Салуни. На перевал, высотой пять километров, взбирались восемь дней. А когда поднялись, отметили победу троекратным салютом из берданок.
Спустившись с гор, впервые увидели людей, тибетцев, пасших домашних яков и баранов. Вскоре приблизились тибетские чиновники с конвоем, остановившие экспедицию: через 20 дней прибыли послы далай-ламы с документом, запрещавшим дальнейшее продвижение в «страну религий», как назван был в нем Тибет.
Экспедиция вернулась в Ургу 19 октября 1880 года, проведя в пути 19 месяцев. Это было великое путешествие длиной в восемь тысяч километров, полное необычайных трудностей и множества открытий. Обследована огромная территория, но «белое пятно» – Тибет – лишь слегка затронут… А в планах Пржевальского – выйти на верховья Брахмапутры и пройти через параллельный Гималаям хребет Ладак к горной системе Каракорум, а от него через горы и пустыни – к озеру Иссык-Куль.
К началу нового 1884 года экспедиция уже достигла гор Ала-Шаня. Кроме давнего своего сподвижника Всеволода Роборовского, Пржевальский взял с собой Петра Козлова. Зайдя на озеро Кукунор, направились к истокам Хуанхэ, местонахождение которых было совершенно неизвестно. Их удалось обнаружить в заболоченной котловине. После зимы пошли на юг, в бассейн Янцзыцзян, где был нанесен на карту водораздельный хребет, разделяющий бассейны двух самых больших рек Китая. Пржевальский сохранил его местное название Баян-Хара-Ула, но двум озерам к востоку от впадины Одонтала дал свои названия – Русское и озеро Экспедиции. Впереди – песчано-глинистая равнина Цайдомской котловины – с юга, где ее ограничивает узкий гребень высокого гранитного хребта Чимкентаг. Он тоже лег на карту, как и хребты Русский и Московский, и гигантский хребет широтного направления с вершиной около восьми километров, которую Пржевальский назвал Шапка Мономаха. У величественной горы теперь местное название – Улугмузтаг. Название хребта – Загадочный – тоже не прижилось, но именно он стал хребтом Пржевальского. Речка, впадающая в озеро Русское, названа Разбойничьей, потому что караван подвергся нападению большого отряда местного племени тангутов. Более двух часов продолжался бой, в котором четырнадцать участников экспедиции противостояли трем сотням нападавших. В приказе по отряду Пржевальский отметил: «Этою победою… куплено исследование больших, до сих пор неведомых озер верхнего течения Желтой реки».
Были открыты новые колоссальные хребты, самый большой из которых, сложенный гранитами и почти нерасчлененный, вздымается, подобно монолиту, выше шести тысяч метров над уровнем моря, назван именем предшественника всех европейских первооткрывателей в Центральной Азии, отважного венецианца Марко Поло (местное название Бокалыттаг).
…Только в октябре 1885 года четвертая, предпоследняя, центрально-азиатская экспедиция Пржевальского достигла пограничного перевала Бедель в Тянь-Шане, проходящего по красивейшему ущелью, заросшему стройными пирамидальными слоями (это тянь-шаньская ель, которая нигде, кроме Тянь-Шаня, больше не встречается).
Вместе с Козловым и Роборовским в октябре 1888 года он прибыл в город Каракол на юго-восточном берегу Иссык-Куля. Отсюда должна была отправиться пятая центрально-азиатская экспедиция. В приказе, который он собирался зачитать перед отправлением в путь, было написано: «Итак, начинается наше новое путешествие. Дело это будет трудное, зато и славное. Теперь мы на виду не только всей России, но даже целого света…» Но на следующий день он почувствовал себя больным и через пять дней скончался: могучий организм сокрушил брюшной тиф.