Пржевальский отмечает, что восточная оконечность Тянь-Шаня имеет ширину всего 20 — 30 верст, но вершины хребтов местами поднимаются выше снеговой линии. С севера Тянь-Шань представляется огромной крутой стеной. Подножие северного склона занимают полупустыни и степи, с высоты 1800 м появляются густые хвойные леса, которые одевают горы до 2700 м, выше субальпийские и альпийские луга. Южный склон более полого понижается к Хамийской пустыне, сильно изборожден глубокими ущельями, суше, леса здесь встречаются реже.
27 мая караван вступил в Хамийский оазис и расположился в полутора километрах от города. От Зайсана было пройдено около 1140 км, то есть треть расстояния до Лхасы.
Хамийский оазис известен с глубокой древности. Это самый восточный из цепочки оазисов, которые тянутся вдоль подножий Тянь-Шаня. Как и другие оазисы, он обязан своим существованием горным речкам и ручьям, которые нанесли плодородную почву и дают возможность возделывать поля и сады. Слава Хамийского оазиса обусловлена его выгодным географическим положением. Он является ключом ко всем областям, расположенным вдоль Восточного Тянь-Шаня. Через него идет важнейший путь в Джунгарию с запада.
В городе Хами путешественники пробыли пять дней, закупая продукты и отдавая визиты вежливости губернатору. 1 июня караван выступил на юг, чтобы пересечь пустыню и выйти к горам Наньшань. Ширина пустыни составляла 350 — 370 км. Хамийская пустыня (или, по-современному, Гашунская Гоби) известна своей безводностью и безжизненностью. Это равнина, усыпанная щебнем и галькой, с солончаками во впадинах. Там и сям поднимаются пологие холмы и скалистые гривы. Растительность разреженная. Редки и животные. Как правило, это грызуны и пресмыкающиеся, хотя изредка здесь встречаются джейраны, куланы.
Переход через пустыню был одним из самых трудных за все время путешествия. Жара в пустыне достигла крайней степени. Поэтому большую часть перехода совершали ночью и утром, стараясь уже к девяти часам выбрать место для очередной стоянки.
Пройдя за десять дней 370 км по бесплодной пустыне, путешественники вступили в оазис Сачжоу, расположенный на ее южной окраине.
Утром 21 июня экспедиция выступила по направлению к Наньшаню. В 12 верстах от Сачжоу встретили небольшой оазис Чэнфу-дун — «тысяча пещер». Здесь, в обрывах ущелья, было выкопано в два этажа множество пещер, в каждой из которых помещались буддийские идолы.
Вскоре после ознакомления с пещерным городом проводники завели экспедицию в одно из ущелий и объявили, что дальше дороги не знают. Н. М. Пржевальский решил идти дальше без проводников, разведуя дорогу самостоятельно и используя сведения, добываемые у местных жителей.