На обратном пути после подробной описи озера Кукунор путешественники снова пересекли пустыни Алашань и Гоби. В Урге их ждали. Нарочный, высланный навстречу экспедиции, вручил письмо Козлову от русского консула Я. П. Шишмарева, в котором говорилось, что
9 декабря 1901 года достигли Кяхты. Телеграмма Козлова развеяла упорные слухи об их гибели - почти два года от них не поступало никаких сведений.
Путешественники собрали ценный материал. Геологическая коллекция содержала 1200 образцов горных пород, а ботаническая - 25 тысяч экземпляров растений. В зоологической коллекции находилось восемь неизвестных науке птиц.
После этого путешествия имя Козлова становится широко известным, и не только в научных кругах. О нем говорят, пишут в газетах, называют продолжателем дела Пржевальского. Русское географическое общество удостаивает его одной из самых почетных наград - Константиновской золотой медали. Помимо крупных географических открытий и великолепных коллекций - ботанической и зоологической, им были изучены малоизвестные и даже совсем неизвестные восточно-тибетские племена, населяющие верховья Хуанхэ, Янцзыцзян и Меконга. Эта экспедиция описана Козловым в двухтомном труде "Монголия и Кам", "Кам и обратный путь".
Козлов, считая, что
Его давно влекла тайна мертвого города Хара-Хото, затерянного где-то в пустыне, и тайна народа си-ся, с ним вместе исчезнувшего. 10 ноября 1907 года он оставил Москву и отправился в так называемую Монголо-Сычуаньскую экспедицию. Помощниками его были топограф Петр Яковлевич Напалков и геолог Александр Александрович Чернов. Следуя от Кяхты через пустыню Гоби, они перевалили Гобийский Алтай и вышли в 1908 году к озеру Сого-Нур, в низовьях правого рукава реки Жошуй (Эдзин-Гол).
Повернув на юг, Козлов через 50 километров открыл развалины Хара-Хото, столицы средневекового тангутского царства Си-Ся (XIII век).
Они вошли в город с западной его стороны, миновали небольшое сооружение с сохранившимся куполом - Козлову показалось, что оно напоминает мечеть, и оказались на обширной квадратной площади, пересеченной во всех направлениях развалинами. Хорошо были видны основания храмов, выложенные из кирпича.
Определив географические координаты города и его абсолютную высоту, Козлов начал раскопки. Всего за несколько дней были найдены книги, металлические и бумажные деньги, всевозможные украшения, предметы домашней утвари.
В северо-западной части города удалось найти останки большого богатого дома, принадлежавшего правителю Хара-Хото Хара-цзянь-цзюню. Здесь находился скрытый колодец, в котором, как гласило предание, правитель спрятал сокровища, а потом приказал бросить тела своих жен, сына и дочери, умерщвленных его рукой, чтобы спасти их от издевательств врага, уже ворвавшегося за восточные стены города... Эти события происходили более пятисот лет назад...
Находки были бесценны. Лепные украшения зданий в виде барельефов, фрески, богатая керамика - тяжелые сосуды для воды с орнаментом и знаменитый, на редкость тонкий китайский фарфор, различные предметы из железа и бронзы - все говорило о высокой культуре народа си-ся и его обширных торговых связях. Быть может, и не оборвалась бы жизнь некогда прекрасного города, если бы правитель его - батыр Хара-цзянь-цзюнь не вознамерился овладеть престолом китайского императора. Целый ряд сражений, происшедших неподалеку от Хара-Хото, закончился поражением его властителя и заставил Хара-цзянь-цзюня искать спасения за стенами города. Крепость держалась до тех пор, пока осаждающие не перекрыли русло Жошуя мешками с песком и не лишили город воды. В отчаянии через пробитую брешь в северной стене осажденные кинулись на врага, но в неравной схватке погибли все, и их властитель тоже. Захватив поверженный город, победители так и не смогли отыскать сокровища правителя...
От Хара-Хото экспедиция двинулась на юго-восток и пересекла пустыню Алашань до хребта Алашань, причем Напалков и Чернов исследовали территорию между реками Жошуй и средней Хуанхэ и западную полосу Ордоса. В частности, они установили, что Жошуй такая же блуждающая река, как и Тарим, и что хребет Арбисо, на правом берегу Хуанхэ, является северо-восточным отрогом хребта Хэланьшань. Повернув на юго-запад, экспедиция проникла в верхнюю излучину Хуанхэ - в высокогорную страну Амдо - и впервые всесторонне исследовала ее.