Оттуда Северцов двинулся на юг, в пустыню Кызылкум, проследил сухое русло Жанадарьи и описал восточный берег Аральского моря. К 10 декабря экспедиция вернулись на базу в форт Перовский (ныне Кзылорда) с богатыми зоологическими, ботаническими и геологическими сборами. В оставшиеся зимние месяцы занимались изготовлением чучел, определяли и этикетировали коллекции, совершали экскурсии в окрестности. Весной 1858 года коллекции были существенно пополнены, особенно за счет птиц. Будучи метким стрелком, Северцов умел, как говорили коллеги, достать труднейшую птицу , но никогда не позволял своим сотрудникам бить птиц зря. Ранняя весна ошеломила всех буйством цветения и красок. Северцов все время проводил в поле. Помехой в работе стали приступы тяжелой тропической лихорадки. Но далеко не всегда позволял он себе лежать. Часто, превозмогая боль, садился он в седло со своим неизменным ружьем. В то время на эти земли нередко нападали отдельные группы бродячих кокандцев. Они грабили аулы, угоняли лошадей, терроризировали население. Наиболее безопасным считался район озера Джарты-куль вверх по Сырдарье. Туда-то и был направлен из форта Перовского отряд солдат на рубку леса для построек. 26 апреля 1858 года вслед за ними двинулся и Северцов. Он ехал с Гурьяновым и шестью казаками. Внезапно на них напали кокандцы, человек 15. Гурьянова сразу ранили, часть конвоя умчалась за помощью. Северцов отстреливался, но ружье дало осечку: кокандец настиг его и, вонзив пику в грудную кость, снял его с лошади. Впоследствии сам Северцов вспоминал: …кокандец ударил меня шашкой по носу и рассек только кожу: второй удар, по виску, расколовший скуловую кость, сбил меня с ног, и он стал отсекать мне голову, нанес еще несколько ударов, глубоко разрубил шею, расколол череп… я чувствовал каждый удар, но странно, без особой боли. Тут подъехали остальные кокандцы и предотвратили убийство, рассчитывая сохранить пленника живым для получения выкупа. Сначала Северцова тащили на аркане, потом посадили на лошадь, привязав ноги к стременам. Несмотря на тяжелое состояние, большую потерю крови, мучительную жажду и невероятно трудную дорогу среди знойных песков и зарослей колючек, Северцов держался стойко. Самое поразительное, что он находил в себе силы наблюдать местность. Приметил необычайно высокий саксаульник, до трех сажен высотой, сову в безводных песках, вид которой определить ему, однако, не удалось, поскольку в схватке он потерял очки. Обратил внимание на почвы, подосадовал, что с лошади не мог различить деталей. Тем не менее впоследствии он записал свои наблюдения.