На Тянь-Шане Северцов был географом, геологом, гляциологом, зоологом, ботаником и художником. Его книги, коллекции, рисунки по сей день служат науке.
Казах Чокан Валиханов, внук степного властелина Аблая, встал в ряд исследователей природы Тянь-Шаня с напутствием П. П. Семенова. Молодому офицеру поручил Семенов от имени Русского географического общества продолжать исследования на Тянь-Шане. Это был человек глубокого и пытливого ума, поэт и ученый.
Валиханов получил задание от русского правительства проникнуть в Кашгар для «получения на месте достоверных сведений о положении тамошнего края, а также исследования торговых путей в этой части Средней Азии». Через перевалы трех хребтов прошел Валиханов и составил подробное описание природы высоких плоскогорий в среднем течении Нарына. Он обратил внимание на смену природных зон с поднятием в горы, составил первую схему распределения животных по вертикальным природным поясам, которую впоследствии так блестяще развил Н. А. Северцов. Из Кашгара он привез в Верный известие о трагической судьбе Адольфа Шлагинтвейта, шедшего навстречу Семенову из-за Гималаев, — он был казнен, как иностранец. Среди результатов похода Валиханова — ценнейший материал по этнографии Тянь-Шаня.
Эта экспедиция, много давшая науке, была единственной— талант Чокана Валиханова не успел по-настоящему раскрыться, он умер рано, тридцати трех лет…
Среди первых исследователей Центрального Тянь-Шаня был и барон Александр фон Каульбарс, член-учредитель Среднеазиатского отдела Русского географического общества. Большую и богатую событиями жизнь прожил барон Каульбарс, но — что делать! — память потомков сохранила лишь четыре года его жизни, проведенные в Тянь-Шане.
В 1869 году Каульбарс осуществил большую экспедицию в еще никем не посещенные до него районы Тянь-Шаня. Географическое общество присудило ему за результаты экспедиции малую золотую медаль. Каульбарс нанес на карту хребты Сарыджаз и Кокшаал-Тау, открыл и исследовал истоки Нарына на западе Акшийрака. Главы книги — отчета о путешествии он называет просто: «Горы», «Реки», «Леса», «Ледники»… Он исследует природу Центрального Тянь-Шаня по отдельным элементам ландшафта, отмечая те, которые считал главными, определяющими.
Каульбарса занимала проблема «есть ли Нарын действительно вершина Сырдарьи»? Он впервые спустился вниз от истоков реки и открыл, что «в Нарыне масса воды настолько значительна, что делает его достойным быть верховьем нашей великой степной реки».
Имя Каульбарса нередко сейчас можно встретить в статьях гляциологов, которые в своих выводах об изменениях, происшедших с ледниками, используют результаты давних измерений барона.