Из Кашгара путь экспедиции лежал по горам Тянь-Шаня на северо-восток, в долину реки Или, к Кульдже. Через перевал Гульджат-Даван экспедиция достигла Уч-Турфана и двинулась далее по реке Таушкан-Дарья от ее выхода из гор до впадения в Оркенд-Дарью, протекающую в песках на севере пустыни Такламакан. Этот нелегкий участок пути экспедиция закончила в оазисе Аксу.
Маннергейм скупо пишет о трудностях, которые приходилось преодолевать. Но само описание пути и сопутствующих событий свидетельствует о том, каким тяжелым подчас оказывалось путешествие. Вот, например, как они добирались из Аксу в Кульджу через горные хребты Хан-Тенгри и Музарт.
«18 марта (1907 г.) мы перевалили через ледник Туф-Мус... Выступив еще в сумерки в 6 часов 20 минут утра, мы достигли поверхности ледника после четырехчасового утомительного подъема. Дорога идет по почти отвесному ледяному склону... После 4-5 часового движения по льду открывается с севера узкое ущелье с глубоким снегом и еловыми лесами... Только в 11-м часу вечера после безостановочного движения с 6 часов 20 минут достигли мы сарая. Вьюки пришли только в 1 час ночи. Переход был особенно тяжелым, потому что Рахимжанов во время подъема заболел лихорадкой. У него оказалась температура в 40о
. Вдобавок ко всему его лошадь поскользнулась и упала в трещину, из которой ее с трудом вытащили.Остановиться, кроме сарая, было негде, да и топлива не было с собою. На этом переходе я насчитал более 30 конских трупов на снегу, другими словами, павших в течение зимы».
31 марта 1907 года в Кульдже закончился первый этап экспедиции. Здесь Маннергейм провел почти месяц, часто выезжая на археологические раскопки вместе с секретарем русского консульства А.А.Дьяковым, археологом-любителем. В Кульдже Маннергейм занимался также антропометрическими измерениями жителей, среди которых насчитывалось более двенадцати национальностей. Здесь, к огорчению Маннергейма, сменилось ставшее привычным имя Ма-Дахан — в паспорте, прибывшем из Пекина, он назывался «Ма-ну-э-хэй-му» («Несуразное для уха китайца», — заметил Маннергейм).
22 апреля 1907 года экспедиция полковника Маннергейма выступила из Кульджи «в сопровождении каравана из 1 казака, 5 наемных людей и 16 лошадей». Она спустилась на юг и вышла в долину реки Юлдуз, «втиснутой между громадными горными массивами». По этой долине — участку Шелкового пути — экспедиция двинулась к оазису Карашар: «Ни одного ровного места нет, только камень всевозможных размеров, или же карнизы, где лошади высоко над рекою двигаются по обнаженной, скользкой скале». В Карашаре Маннергейм предпринял очередные археологические раскопки и направился в Урумчи — административный центр провинции Синцзянь, куда прибыл 15 июля 1907 года.
После месяца, проведенного в Урумчи, экспедиция направилась в Гучен — один из оживленных торговых центров Синцзяня, а оттуда по вьючной дороге через горы — в Турфан. «На шестой день ...мы после утомительного перехода по раскаленным солнцем камням достигли Турфана». Здесь Маннергейму удалось пополнить археологическую коллекцию уникальным приобретением: он купил фрагменты манускриптов тысячелетней давности, найденные в песках местными жителями.
Из Турфана, снова по участку Шелкового пути, экспедиция направилась в оазис Хами. «Переход через перевал, называемый «Тянь-Шань-даван», был необычайно труден. Нам пришлось в течение 2-х суток лопатами очищать дорогу на расстоянии около 4 верст... Снег имел до 2 аршин глубины». В Хами Маннергейм встретился с представителями малой народности, называемой желтыми уйгурами, о чем позднее написал этнографическую работу, изданную в 1911 году в Гельсингфорсе.
17 ноября 1907 года вблизи Цзяюйгуаня экспедиция прошла через ворота Великой Китайской стены. На следующий день она вступила в Сучжоу — один из трех больших городов провинции Ганьсу. Дальнейший путь проходил по провинциям Внутреннего Китая. Новый, 1908 год Маннергейм встретил в городе Лянчжоу, третьем по населению в провинции Ганьсу. Отсюда экспедиция выступила в Ланьчжоу — главный город провинции, лежавший на берегу Желтой реки (Хуанхэ), и пришла туда 17 января. Здесь по инструкции Генерального Штаба полковник Маннергейм должен был провести «разведку подготовки г. Лань-чжоу в смысле военной базы». Это было выполнено, однако работа, как писал в отчете Маннергейм, «сильно затянулась вследствие инфлюэнцы эпидемического характера, которой поочередно переболели все мои люди. Мне самому пришлось слечь три раза, и мы вышли оттуда 4 марта только наполовину здоровыми».