Вывезенная Юнкером из Африки богатая этнографическая коллекция была подарена им Российской Академии наук.
В октябре 1879 года Юнкер вновь ступил на африканскую землю в Александрии, чтобы отправиться во второе путешествие, в Центральную Африку.
Добравшись по Нилу и Бахр-эль-Газалю до Мешра-эр-Рек, Юнкер выступил отсюда в марте 1880 года в направлении на Дем-Солиман (Дейм-Зубейр) - главную египетскую станцию в западной части бассейна Бахр-эль-Газаля, а из Дем-Солимана двинулся на юг, в область расселения азанде. Вождь азанде Ндорума, никогда не видевший европейцев, лично вышел ему навстречу с приглашением побывать у него в гостях.
Вскоре Юнкер оставил позади территорию, известную по описаниям Швейнфурта, и вступил в неисследованную область. Путь его проходил вдоль водораздела Нил - Конго, сначала по нильской, затем по конголезской его стороне.
С августа по декабрь 1880 года русский исследователь совершил свой первый большой маршрут в бассейне Уэле. Из района верховьев Уэле он направился на юг, пересек бассейн другого правого притока Узле, Гурбы, и вышел к Уэле близ устья открытой Швейнфуртом Мбруоле (Бвере). Переправившись на южный берег Уэле, Юнкер проследил эту реку на значительное расстояние вверх по течению и дошел до египетской станции Тангази в землях мангбету, в дальнейшем, вновь переправившись через Уэле, он вернулся на свою базу у Ндорумы по большой, выпуклой к востоку дуге, через бассейны правых притоков Уэле - Дуру, Капили, Бвере и Гурбы. В январе 1881 года Юнкер вновь отправился к Уэле и обследовал район большой излучины, которую описывает эта река ниже впадения Гурбы. Здесь ему пришлось надолго задержаться из-за ухода носильщиков; продолжить путешествие он смог лишь в ноябре, примкнув к прибывшим сюда египетским войскам. Конец 1881-го и первую половину 1882 года русский путешественник провел в маршрутах к югу от Уэле, главным образом в бассейне ее крупнейшего левого притока Бомоканди; неоднократно переправляясь через эту реку, он заснял несколько участков ее течения, равно как и ряд ее притоков. В своем последнем большом исследовательском маршруте к югу от Уэле Юнкер прошел далеко на юг от Бомоканди и 6 мая 1882 года открыл текущую на запад реку Непоко.
Трудности похода к Непоко - через густые тропические леса и болота - сильно ухудшили состояние здоровья путешественника. К тому же истощились и его припасы.