После этого путешествия он отдыхал в России, на Кавказе. Сначала лечился в Кисловодске. Затем он очутился в городе Гори. Судьба свела Пржевальского с молодой и красивой грузинкой Екатериной Георгиевной Геладзе, работавшей горничной в гостинице, в которой он несколько недель жил. Они очень понравились друг другу. В результате их пылкого романа и появился сын Иосиф.
В марте 1879 года Пржевальский начал путешествие, названное им «Первым Тибетским». Эмоционально вдохновленный страстным романом с Екатериной Георгиевной, во время этого путешествия он прошел около 8000 километров и произвел съемку более 4000 километров пути через районы Центральной Азии. Впервые исследовал верхнее течение Желтой реки (Хуанхэ) на протяжении более 250 километров; открыл хребты Семенова и Угуту-Ула. Описал два новых вида животных – лошадь Пржевальского и медведя пищухоеда. Его помощник, Роборовский, собрал огромную ботаническую коллекцию: около 12 000 экземпляров растений – 1500 видов. Свои наблюдения и результаты исследований Пржевальский изложил в книге «Из Зайсана через Хами в Тибет и на верховья Желтой реки» (1883). Итогом трех его экспедиций были принципиально новые карты Центральной Азии.
Вскоре он подал в Русское географическое общество проект об исследовании истоков Хуанхэ. В ноябре 1883 года началось очередное, уже четвертое путешествие Пржевальского.
За два года им был пройден огромный путь – 7815 километров, почти совсем без дорог. На северной границе Тибета открыта целая горная страна с величественными хребтами -
о них в Европе ничего не было известно. Исследованы истоки Хуанхэ, открыты и описаны большие озера – Русское и Экспедиции. В коллекции появились новые виды птиц, млекопитающих и пресмыкающихся, а также рыб, в гербарии – новые виды растений.
В 1888 году увидела свет последняя работа Пржевальского «От Кяхты на истоки Желтой реки». В том же году Пржевальский организовал новую экспедицию в Центральную Азию. Они достигли поселка Каракол, близ восточного берега Иссык-Куля. Здесь Пржевальский заболел брюшным тифом. Он умер
ноября 1888 года. На могильном надгробии, согласно его завещанию, начертана скромная надпись: «Путешественник Н. М. Пржевальский». В 1889 году Каракол был переименован в Пржевальск.
Пржевальский лишь в очень редких случаях пользовался своим правом первооткрывателя, почти всюду сохраняя местные названия. Как исключение появлялись на карте озеро Русское, озеро Экспедиции, гора Шапка Мономаха.