在車爾臣鎮稍作休息後，赫定一行人返回新湖，待了十天左右，赫定再次踏上探險的新旅程。
這次他的目標是羅布沙漠，他希望借這個機會製作一些1500年前孔雀河曾經流經的舊河床地圖，同時也是為了測量出孔雀河的終點羅布湖的位置。
1900年3月5日，赫定帶著人出發了。這次他隻帶了少數幾個人，分別是哥薩克士兵切諾夫和法朱拉，駕馭駱駝的奧迪克和荷戴以及兩個羅布人，還有同為獵人的兄弟倆艾布督爾和拉西姆·馬雷克以及慕撒。赫定還帶了兩隻狗——尤達西和獵狗瑪西卡，以及兩袋糧食和七隻羊皮水袋。
兩個獵人各騎一頭他們自己的駱駝，赫定又雇用了他們的六頭駱駝。除此以外，赫定自己還有六頭駱駝，慕撒和一個羅布人負責照看馬匹。駱駝是沙漠中最忠實的夥伴，至於馬匹，則等一段時間後再把它們遣回出發地。
已經是春天了，白天氣溫大約13℃左右，晚上也很少低於0℃以下。渡過孔雀河時，他們發現對岸有一些排列成環狀的積石高塔，表明這裏曾是連接古中國與西方的古道。
一路上並不缺水，隻是兩個水源之間相距有點遠。
有一天，赫定等人從泉水邊回來的時候，發現帳篷已被風吹到營火旁燒起來了，大家趕忙把重要的文件和行李從火中搶救出來，然後又將火撲滅。帳篷被燒了好幾個窟窿，體積也縮小了不少，不過湊合著還能用。
離開森林後，偶爾也能在地平線上發現黑色植物的影子，但是等大家一靠近它們又消失不見了，好似海市蜃樓一般。
在舊驛站發現了兩處幹涸的舊河道後，大家就停下來測量河床的寬度。這裏有座高達8米的尖塔，四周環繞著長30米的護城河，四座規模宏偉的城門分列四方。此外他們還發現了幾棟坍塌的房屋和一些斷壁頹垣，在一處從前可能是墓地的高原上，他們還發現了幾塊枯骨。