В результате второго и третьего путешествий А. П. Федченко в Среднюю Азию, которые состоялись соответственно в 1869 и 1871 гг., были исследованы Кухистан — горная местность в верховьях Зеравшана и его притоков — и районы пустыни Кызылкум, примыкающие к Сырдарье.
После возвращения в Ташкент в мае 1871 г. А. П. Федченко начал подготовку к новому, самому значительному своему путешествию. Он решил проникнуть в горы, лежащие к югу от Ферганской долины и составляющие южную окраину Кокандского ханства, то есть исследовать загадочную горную страну, расположенную между верховьями Сырдарьи и Амударьи. «Мысль о посещении этого пространства — так называемого Памира, — писал позже путешественник, — преследовала меня с самого приезда в Туркестан в 1869 г.». «На юг от Оша, — писал он, — я должен был встретить горы, которые соединяют Тяньшанское нагорье с Гималайским и с Гиндукушем и являются на наших картах в виде меридионального хребта или в виде меридионального же высокого плато».
А. П. Федченко заручился рекомендательным письмом туркестанского генерал-губернатора К. П. Кауфмана к кокандскому хану Худояру. Из письма явствовало, что А. П. Федченко намерен был обследовать пути в долинах рек Исфара и Сох, по которым кокандцы сообщались с местностями, расположенными в верховьях Зеравшана, посетить перевалы, выходящие в Алайскую долину, лежавшую за горами Южного Коканда. В составе экспедиции находились: супруга Федченко Ольга Александровна Федченко, на обязанности которой лежало составление гербария и зарисовка видов местности, препаратор животных Я. С. Савельев, стрелок-охотник, переводчик и шесть джигитов, нанятых в Ташкенте.
2 июня 1871 г. А. П. Федченко и его спутники выехали из Ташкента по почтовой дороге на Ходжент. За селением Махрам открылся вид на покрытый снегом хребет, протянувшийся вдоль южной окраины Ферганской долины. За его перевалами лежала Алайская долина и начинались области Памира: там Федченко рассчитывал найти ответы на вопросы общей орографии края и исследовать пространства загадочного Болора, который географы того времени считали остовом горной системы Внутренней Азии.
Вначале было решено посетить долины притоков Сырдарьи — рек Исфара и Сох. По словам кокандцев, дорога, ведущая из верховий р. Сох через горный перевал в верховья р. Сурхоб, была опасной. При прохождении по этому пути через тарак (трещину в леднике) путники должны привязывать к своему телу крест-накрест длинные палки, чтобы в случае падения в трещину можно было зацепиться за ее края. Путешественники ехали верхом. Все необходимое для путешествия перевозилось на вьючных лошадях. Во время первой поездки в глубь гор были исследованы истоки р. Исфары.