На шестой день пути, 3 января 1869 года, путешественники въехали в ворота самаркандской крепости.
Экспедиции Федченко предстояло посетить местности, где русские еще не бывали. Поэтому генерал А. К. Абрамов прикомандировал к путешественникам поручика Куцея и топографа Новоселова.
24 апреля экспедиция выступила из Самарканда.
Город Каттакурган стал для исследователей своего рода базой, отправным пунктом для ряда экскурсий в окрестные горы. Первый маршрут был осуществлен в сторону гор Актау (часть Нуратинского хребта). По дороге путешественники побывали в небольшом городке Пейшамбе. Местное население оказало им радушный прием.
9 мая экспедиция двинулась на юго-запад и 12-го числа достигла селения Джам. Федченко назвал Джам "международным" рынком: сюда съезжались жители из бухарских, шахрисабзских и русских областей. Ночь путешественники провели в мечети, стоящей в большом тенистом саду. Здесь когда-то останавливался на отдых эмир Бухары.
С возвышенностей, расположенных к югу от Джама, Федченко пытался "заглянуть" в недоступную тогда для посещения русскими Шахрисабзскую долину. Однако
Пути на юг - к Шахрисабзу, на запад - к Бухаре, для путешественников были закрыты. Отряд повернул на восток - к Самарканду.
По предложению Федченко, исследователи еще раз свернули к горам, направляясь в Аксайское ущелье. По Аксаю очень крутыми тропами удалось проехать верхом, но выше по ущелью лошадей пришлось оставить, и на гребень поднимались пешком. С высоты перевального гребня Федченко вновь попытался обозреть Шахрисабзскую долину. На этот раз ему удалось разглядеть две
На другой день снова тронулись в путь. По дороге обследовали Агалыкское ущелье (у Федченко - Оалык). Не заходя в Самарканд, отряд Федченко двинулся вдоль гор и вышел к Ургуту, расположенному у подножия Каратепинского хребта. Здесь путешественники узнали, что их продвижение на восток встревожило магианского владетеля. Посланный беком аксакал интересовался: не с враждебными ли целями отряд движется по дороге, ведущей в Магиану? Федченко и этому посланцу показал собранные им коллекции и гербарии, подарил халат, и старик возвратился успокоенный.
Затем отряд двинулся по долине Зеравшана, направляясь к Пенджикенту. По дороге, в Чимкургане, путешественников встретил представитель Пенджикента аксакал мулла Карим. Старик оказался весьма общительным и разговорчивым собеседником. Жители Пенджикента уже прослышали, что русский ученый более всего интересуется дикими животными края. Поэтому они поднесли Федченко в подарок горного барана, за которым специально посылали в горы лучших охотников. Ученый был чрезвычайно обрадован таким подарком. Он даже просил достать еще один экземпляр. Просьба русского друга была выполнена: в середине лета 1869 года в Самарканд был доставлен великолепный самец.
Из Пенджикента путешественники проехали вверх по долине Зеравшана до селения Даштыказы, а затем правым берегом реки вернулись в Самарканд.
Завершением первого этапа научных работ А. П. Федченко в Туркестанском крае была научная обработка собранных материалов. Только в гербарии оказался 791 вид растений, а также семена 120 растений, в том числе семена сумбула. Они были переданы в университетский ботанический сад.
Московский университет за успехи в области исследования природы Туркестана присудил А. Федченко премию Щуровского - дорогой микроскоп. В то же время Общество любителей естествознания наградило О. Федченко золотой медалью за туркестанский гербарий и альбом рисунков. И. И. Скорнякову была присуждена серебряная медаль, юнкеру Вельцену, сопровождавшему Федченко в поездке по долине в качестве коллектора, - бронзовая.
2 мая 1870 года супруги Федченко снова выехали в Туркестан, мечтая принять участие в походе генерала А. К. Абрамова к истокам Зеравшана.
Но по приезде в Ташкент они с огорчением узнали, что экспедиция Абрамова уже выступила из Самарканда 25 апреля.
Не отдыхая, путешественники решили отправиться вдогонку, точнее, "наперерез", через гряду Ура-Тюбе и один из перевалов, ведущих в долину Верхнего Зеравшана. 28 мая они выехали из Ташкента, а 31 мая уже двигались верхом к Туркестанскому хребту. В селении Аучи после недолгого размышления свернули влево через перевал к селению Оббурдон, решив спуститься к Зеравшану по возможности ближе к его истокам.