7 января 1868 года путешественники вернулись к озеру Ханка, где перезимовали. За время пешего похода на вьючных лошадях они прошли 1100 км и собрали значительную часть гербария, а также коллекцию зверей и птиц. Всего за 6 месяцев после выезда из Хабаровска они преодолели более 2250 км.
Следующую весну Пржевальский провёл на озере Ханка, где наблюдал за весенним пробуждением растительного и животного мира – возвращением с юга цапель, куликов и уток, пляской японских журавлей. С каждым днём птиц становилось всё больше. Путешественник отмечал, что птицы прибывали даже не стаями, а тучами, и сравнивал их с саранчой. В своём письме дяде Николай Михайлович писал: «Здесь столько пород птиц, что и во сне не приснится. Каких там нет уток и других птиц! Некоторые так красивы, что едва ли таких можно сделать и на картине… В числе чучел есть у меня журавль – весь белый, только половина крыльев чёрная; этот журавль имеет в размахе крыльев около 8 футов. Есть на Ханке ещё кулик величиною с большого гуся и весь превосходного разового цвета; есть иволга величиною с голубя и ярко-жёлтого цвета, а свистит-то она как громко! Есть цапли белые, как снег, чёрные аисты и много-много есть редкостей как между животными, так и между растениями». Весна на озере Ханка навсегда осталась для Пржевальского самым счастливым воспоминанием о том путешествии.
Летом 1868 года Пржевальского оторвали от научной работы. Ему пришлось участвовать в военных действиях против банды китайских разбойников-хунхузов, которые вторглись в российские владения и жгли русские деревни. За участие в этой операции Пржевальский получил чин капитана и был назначен старшим адъютантом штаба войск Приморской области. Ему пришлось переехать на новое место службы, в Николаевск-на-Амуре. Только следующей весной Пржевальскому удалось вернуться к своим путешествиям по озеру Ханка и рекам, впадающим в него. Осенью он должен был вернуться в Петербург. «Два года страннической жизни, – писал он, – мелькнули, как сон, полный чудных видений… Прощай, Ханка! Прощай, весь Уссурийский край!»
В Петербурге Пржевальского ждал тёплый приём. Его доклад в Географическом обществе приняли с восторгом. За два года жизни в Уссурийском крае Пржевальский прошёл более трёх тысяч километров, собрал коллекцию из 310 чучел птиц (некоторые из них были впервые найдены на Уссури), 42 видов птичьих яиц (всего 550 шт.), 10 шкур млекопитающих, составлен гербарий из 300 видов растений в количестве 2 тысяч экземпляров. Эти коллекции значительно обогатили географическую науку.
Благодаря Пржевальскому на картах России впервые появились правильные очертания озера Ханка и его окрестностей. В течение 15 месяцев он вёл ежедневные метеорологические наблюдения. Кроме того, были собраны ценные материалы о народах, населяющих Дальний Восток. За эти исследования Географическое общество присудило Пржевальскому серебряную медаль. Спустя год он издал свои путевые дневники, они сделали Пржевальского известным даже за пределами России.
Первое путешествие учёного стало своеобразным «экзаменом на путешественника», благодаря которому он смог разговаривать на равных с именитыми академиками.
Теперь его проект изучения Центральной Азии были готовы профинансировать. Центральная Азия – огромная территория, по размерам превосходящая Восточную Европу, – в те годы была совершенно неизвестна европейским исследователям из-за своей труднодоступности. Фактически она представляла собой большое белое пятно на карте мира.
Дело в том, что на западе от остального мира этот регион отделяют «Небесные горы» – Тянь-Шань (до 7440 м высоты) и «Крыша мира» – Памир (до 7495 м). На севере – Алтайские горы (до 4620 м), Саянские горы (до 3490 м) и горные хребты Забайкалья. На юге находятся высочайшие горы на земле – «Обитель снегов», Гималаи (до 8840 м). Пржевальский говорил об этой территории: «поднятая так высоко над уровнем моря, как ни одна из других стран земного шара», «то прорезанная громадными хребтами гор, то раскинувшаяся необозримой гладью пустыни, со всеми ужасами своих ураганов, безводия, жаров, морозов…»
Где-то в Центральной Азии находились истоки великих рек Китая: Жёлтой (Хуанхэ) и Голубой (Янцзы), но ни один европейский исследователь до них в те годы ещё не добрался.
К естественным природным препятствиям, встававшим перед путешественником, – высоким горам и бесконечными пустыням – добавлялись и политические. Неизвестные территории Центральной Азии были провинциями Китайской империи: Внешняя и Внутренняя Монголия, провинция Кукунор, Тибет, земли Восточного Туркестана.