Работать приходилось в невероятно тяжелых условиях. Непрерывно шел дождь, и путешественники шли в плащах, сделанных ими из огромных листьев банана. По горным тропинкам неслись потоки воды, сбегая вниз по склону шоколадными ручьями. Вдоль тропинок плотной стеной стояли высокие тропические леса. Деревья, обросшие мохнатым мхом и увешанные мокрыми гирляндами лиан, издавали тяжелый, одуряющий запах. На земле валялись упавшие плоды огромных деревьев и гнили кисти бананов. Из густой блестящей листву леса то и дело вылетали попугаи, колибри и другие ярко расцвеченные птицы. Иногда с берега реки ныряли крокодилы, исчезая в грязной воде. С наступлением темноты начинался оглушительный концерт. Лягушки и жабы, цикады и сверчки пищали, квакали, верещали многочисленным хором.
Закончив исследование верховьев Амазонки, Гумбольдт и Бонплан через хребты Андской горной страны направились к побережью Тихого океана; во время перехода они производили многочисленные барометрические определения высот для составления поперечного профиля Андской горной страны.
На основе поперечных профилей Гумбольдт представил схему строения Анд, опровергнув представление, что вся Андская горная страна построена так же, как ее экваториальный отрезок, т. е. состоит из двух параллельных хребтов и высокого нагорья между ними. Он доказал, что различные участки Андских Кордильер имеют весьма разнообразный характер и строение.
23 октября 1802 года путешественники прибыли в столицу Перу город Лиму. В Лиме они пробыли свыше двух месяцев: отдыхали, приводили в порядок свои коллекции и записи; Гумбольдт здесь наблюдал прохождение Меркурия через диск Солнца, что дало ему возможность сделать точное определение географической долготы этого пункта.
Вблизи порта Кальяо, расположенного в 40 километрах от Лимы, на прибрежных островках Гумбольдт видел миллионы птиц. Он собирал здесь образцы гуано и отправлял в Париж для анализов. Анализы показали, что одна тонна гуано как удобрение заменяет 33 тонны навоза. После этого в Европе и Америке начал пробуждаться интерес к этому удобрению.
9 января 1803 года Гумбольдт и Бонплан из Кальяо поплыли на север в порт Гуаякиль (Эквадор). По пути Гумбольдт производил съемки американскою побережья и прилегающих островов. Он производил также исследования холодного морского течения, идущею с юга на север вдоль этого побережья.
Немецкий географ Карл Риттер назвал это течение именем Гумбольдта, так как он первый установил влияние его вод на климат, растительность и животный мир западною побережья Южной Америки.
Из Гуаякиля путешественники направились в мексиканскую гавань Акапулько, куда и прибыли в конце марта. Гумбольдт решил исследовать Мексику, о которой в то время в Европе почти ничего не знали.
В Мексике Гумбольдт предполагал пробыть лишь несколько месяцев. Но богатство и разнообразие природы этой совершенно неизученной страны, изумительные памятники ее древней культуры задержали его здесь на целый год.
Вскоре после высадки в Акапулько Гумбольдт убедился в неточности географических карт Мексики. Он стал производить многочисленные астрономические наблюдения, на основе которых составлял точные карты своих маршрутов.
Поднимаясь на Мексиканское плато, Гумбольдт пересек горный хребет Сьерра-Мадре и остановился в маленьком шахтерском городке Таско, в котором познакомился с величайшим в мире подземным складом богатств. Серебряные рудники Таско давали тогда две трети мировой добычи этого металла. Горное дело здесь велось старинными методами, при взрывных работах применялся порох. Грязные и угрюмые шахтеры ютились в жутких трущобах, а к рабочим-индейцам владельцы и чиновники шахт относились, как к рабочему скоту.
Из Таско Гумбольдт направился в столицу страны — город Мехико, который поразил его роскошью церквей и дворцов. Вице-король Мексики прислал ему приветственное письмо; все архивы, музеи, библиотеки столицы открыли для него свои научные Сокровища. В распоряжение путешественников был отведен целый дом, расположенный в центре города недалеко от Национальной библиотеки. В настоящее время на этом доме можно видеть мемориальную доску, а у здания библиотеки мраморный памятник Гумбольдту. Город Мехико стал штаб-квартирой научной работы Гумбольдта и Бонплана.
В столице Гумбольдт посетил университет, музеи, читал лекции в горнорудной школе о своих геологических исследованиях. В этих лекциях он впервые познакомил слушателей со своими взглядами на линейное распространение вулканов по земной поверхности вдоль трещин. В Андах и в Мексике Гумбольдт нашел убедительные доказательства линейного расположения вулканов.
Гумбольдт изложил также свою систему последовательности напластований горных пород в различных районах земного шара, основанную на различиях их минералогического состава. Эти идеи Гумбольдта подготовили создание новой ветви геологической науки — стратиграфии. В городе Мехико Гумбольдт подготовил к изданию «Геологический атлас Америки».