Путь каравана, охраняемого конвоем Певцова, пролегал по восточной, менее всего изученной части Джунгарии. Сначала они дошли до соленых озер Улюнгур и Баганур, которые ранее уже посещали русские путешественники, но затем, преодолевая пустыню со скудной растительностью, направились к предгорьям Монгольского Алтая по дороге вдоль долины р. Урунгу, окруженной узкой полоской лиственного леса. Этот отрезок маршрута был совершенно не известен европейцам, более того, оказалось, его плохо себе представляли даже местные жители. Далее дорога резко поворачивала на юг, и вскоре в далеком мареве члены экспедиции смогли увидеть Богдо-ула — самую высокую и могучую вершину Тянь-Шаня. Но чтобы дойти до «исполинской красавицы», пришлось за несколько дней преодолеть сначала суровые центральноазиатские пустыни (сначала Ламан-Крюм-гоби, а после краткого отдыха в маленьком оазисе и вторую — Гурбун-Тунгут), обе — западное продолжение великой монгольской пустыни Гоби. И только после этих испытаний караван достиг конечного пункта путешествия — города и оазиса Гучен, расположенных на северных склонах Тянь-Шаня.
Весь путь от Зайсана до Гучена занял 47 дней, караван был благополучно препровожден к месту назначения, т. е. первая задача путешествия была выполнена. После тяжелого перехода Певцов дал отряду несколько дней отдыха, во время которого неугомонный исследователь сначала наблюдал за жизнью города и горожан, в основном китайцев, а затем отправился на экскурсию в горы, чтобы подняться к самой границе снеговой шапки Богдо-ула и определить ее высоту над уровнем моря.
Обратный путь Певцова со спутниками занял чуть больше месяца и шел по несколько иному маршруту, поскольку Михаил Васильевич хотел ознакомиться с восточной, горной частью Северной Джунгарии, после чего отряд опять вышел к оз. Улюнгур и вернулся в Зайсан в сентябре 1876 г.
Научные результаты поездки Певцова были одобрены руководством РГО: по словам П. П. Семенова, это путешествие завершило то, к чему давно стремились ученые, — обстоятельное обследование оз. Улюнгур и юго-восточной оконечности Алтая, изучение территории между Алтаем и Тянь-Шанем, знакомство с известными тянь-шанскими источниками и горой Богдо-ула. Певцов вел многочисленные топографические съемки, собрал ценные расспросные данные об истории края, торговле, о местном населении — все это после путешествия позволило ему издать высоко оцененную коллегами статью «Путевые очерки Джунгарии». Удачная экспедиция выдвинула Певцова в ряд видных и активных деятелей РГО, а в 1879 г. он был награжден Малой золотой медалью Общества. Но, может быть, не менее важным итогом стал для Певцова ценнейший опыт организационной и научной деятельности в экспедиционных условиях, который он приобрел за время этого джунгарского путешествия в качестве начальника конвоя торгового каравана.
ВТОРОЕ ПУТЕШЕСТВИЕ — МОНГОЛИЯ И СЕВЕРНЫЙ КИТАЙ. Оно состоялось в 1878–1879 гг. Еще в начале 1878 г. прошел слух (о котором сообщил в РГО Г. Н. Потанин), что бийские купцы снаряжают в Китай большой караван с ценным грузом и ему требуется серьезная охрана из-за тревожной внутриполитической ситуации в стране. Многолетнее антикитайское восстание дунган привело к тому, что весь север страны был наводнен небольшими вооруженными отрядами, представлявшими опасность не только для властей, но и для мирных жителей Северного Китая: они грабили деревни, угоняли скот, а при случае нападали на богатые торговые караваны. Именно такой караван и нужно было провести из монгольского г. Кобдо в китайский г. Куку-хото (в провинции Шаньси). Он состоял из нескольких десятков верблюдов, груженных ценнейшими маральими рогами, погонщиков, ухаживавших за животными, купцов и охраны. Генерал-губернатор Западной Сибири и РГО ходатайствовали о назначении подполковника М. В. Певцова начальником охраны этого каравана, поручив ему изучить заодно вопрос о соединении Хайнгайского хребта и Монгольской части Алтая и вообще обследовать северо-западную окраину Монголии, поскольку точных карт этого района еще не существовало. Вместе с двумя прикомандированными к Певцову топографами и конвоем из шести казаков, знавших монгольский язык, экспедиция отправилась в путь.
Маршрут был определен от станицы Алтайская (в Западной Сибири). Перейдя вблизи нее российскую границу, в июле 1878 г. участники экспедиции за три недели дошли до г. Кобдо (в Западной Монголии) и оттуда вышли в юго-восточном направлении, вдоль северного подножия Южного (Китайского) Алтая. Экспедиция следовала по старинному торговому тракту, который еще не был известен европейцам. Фактически они пересекли пустыню Гоби в самом широком и опасном месте и достигли цели купцов — китайского города Гуй-хуа-чен (по-монгольски — Куку-хото). Распростившись здесь с торговцами товаров, экспедиция Певцова отправилась в расположенный неподалеку г. Калган, в котором ее участники пробыли около двух месяцев, решено было сначала отдохнуть после тяжелейшего перехода, а потом заняться основным — научными изысканиями.