На следующий год Николай Николаевич отправился с зоологом А. Дорном в Мессину, на остров Сицилию, продолжая изучать сравнительную анатомию морских животных. Он сочувственно воспринял (и позже старался воплотить в жизнь) идеи Дорна о создании морских биологических станций, где можно было бы исследовать жизнь моря в естественных условиях.
Из Мессины Миклухо-Маклай на собственные средства, а также на свой страх и риск перебрался к берегам Красного моря. Фауна этого района была почти не изучена, а она могла существенно измениться в ближайшие годы благодаря введению в строй Суэцкого канала и возможности проникновения в Красное море многих обитателей моря Средиземного.
Если его не убьют, он может умереть от болезней. Путешествие чрезвычайно опасное, можно рассчитывать только на свои силы и удачу.
Пришлось по возможности изменить внешность: обрить голову, покрыть тёмным гримом лицо, облачиться в арабский костюм и подражать поведению мусульман. Микроскоп, термометр и записную книжку тщательно скрывал, зарисовки и записи делал украдкой. Недостаток средств способствовал естественному слиянию с местным населением, терпящим постоянную нужду: наряд его быстро обветшал и пропылился насквозь, лицо почернело от загара, тело высохло от недостатка пищи и постоянных болезней, в особенности лихорадки и дизентерии. На парусных барках, петляющих между рифами, на грязных переполненных пароходиках и пешим ходом по раскалённым пескам продвигался исследователь вдоль побережья Красного моря.
Он не пожелал ограничить себя сугубо научными изысканиями. Его интересует и волнует всё, в частности жизнь местного населения. С возмущением пишет:
Он убеждается: духовная и материальная культура образуют единство и формируют человеческую личность. По сравнению с этим могучим воздействием природной и культурной среды отступают на дальний план расовые биологические особенности. Индивидуальные духовные различия между представителями одной и той же расы сплошь и рядом чётче выражены, чем межрасовые.
В то время учёный ещё не начал всерьёз заниматься антропологией. Завершив зоологические исследования, усталый и измождённый, с помощью пожертвований от европейских консулов Николай Николаевич выбирается через Турцию в Одессу. После недолгого обследования Южного берега Крыма продолжает изучать мозг хрящевых рыб на Волге. Отсюда отправляется в Москву на Второй съезд русских естествоиспытателей и врачей. Сделав здесь небольшое сообщение, он представил в Петербурге более развёрнутый доклад.