В декабре было получено разрешение на экспедицию и выделены средства. Завершив сборы, Пржевальский с помощниками выехал 20 января 1879 г. из Петербурга и 27 февраля прибыл в Зайсан.
Глубокий снег задержал выход экспедиции. К тому же, как всегда, в начальном пункте путешествия требовалось время для окончательного формирования состава экспедиции, приобретения вьючных животных, продуктов и т. д. Персонал экспедиции определился в 14 человек, и среди них два ближайших помощника Н. М. Пржевальского — Ф. Л. Эклон и В. И. Роборовский. Первому было поручено препарировать млекопитающих и птиц и заведовать всей зоологической коллекцией; второму — делать зарисовки и собирать гербарий. В экспедицию вошли также вольнонаемный препаратор Андрей Коломейцев, трое солдат и пять забайкальских казаков (среди них Дондок Иринчинов, бывший с Пржевальским уже в двух путешествиях), переводчик и проводник.
Утром 21 марта (2 апреля) 1879 г. караван из 35 верблюдов и 5 верховых лошадей вышел из Зайсана по направлению к городу Хами. Началось третье путешествие Пржевальского по Центральной Азии. Как и в конце второго путешествия, но теперь уже в самом начале, ему предстояло пересечь Джунгарскую равнину. Однако на этот раз путь проходил восточнее: из Зайсана к озеру Улюнгур (Булунг-Тохой), затем вверх по долине реки Урунгу, а отсюда прямо на города Баркуль (Баркель) и Хами.
Джунгарская равнина, или просто Джунгария, занимает около 700 тыс. кв. км. Она расположена на северо-западе Китая между Монгольским Алтаем на севере и хребтами Восточного Тянь-Шаня на юге. Средняя высота ее 600 — 800 м, а окружающих хребтов — 3500 — 4000 м (и до 5500 м). Большую часть равнины занимают солончаковые и песчаные пустыни, поднимаются невысокие кряжи и сопки.
Пока путешественники следовали долиной реки Урунгу, они были обеспечены и водой, и пищей (особенно рыбой). Вступив 2 мая в пределы Джунгарской пустыни, они совершали переходы от одного колодца или ключа до другого в 50, 70 и более километров. Погода была очень плохая. Стояла жара, а 8 мая вдруг похолодало до — 2,5°. Но больше всего донимали песчаные бури, налетавшие всегда с запада или северо-запада. Почти каждый день около полудня воздух наполнялся тучами мелкого песка и соленой пыли. Болели глаза, сильные порывы ветра затрудняли движение верблюдов, очень трудно было вести съемку.
Растительность Джунгарской равнины бедна, разрежена, схожа с растительностью пустыни Гоби: преобладают саксаул, тамарикс, джузгун, эфедра, в солончаковых пустынях — солянки. Не богат и животный мир. Однако этот район Центральной Азии — единственное место в мире, где во времена Пржевальского еще водилась дикая лошадь.