22 апреля 1907 года экспедиция полковника Маннергейма выступила из Кульджи «в сопровождении каравана из 1 казака, 5 наемных людей и 16 лошадей». Она спустилась на юг и вышла в долину реки Юлдуз, «втиснутой между громадными горными массивами». По этой долине — участку Шелкового пути — экспедиция двинулась к оазису Карашар: «Ни одного ровного места нет, только камень всевозможных размеров, или же карнизы, где лошади высоко над рекою двигаются по обнаженной, скользкой скале». В Карашаре Маннергейм предпринял очередные археологические раскопки и направился в Урумчи — административный центр провинции Синцзянь, куда прибыл 15 июля 1907 года.
После месяца, проведенного в Урумчи, экспедиция направилась в Гучен — один из оживленных торговых центров Синцзяня, а оттуда по вьючной дороге через горы — в Турфан. «На шестой день ...мы после утомительного перехода по раскаленным солнцем камням достигли Турфана». Здесь Маннергейму удалось пополнить археологическую коллекцию уникальным приобретением: он купил фрагменты манускриптов тысячелетней давности, найденные в песках местными жителями.
Из Турфана, снова по участку Шелкового пути, экспедиция направилась в оазис Хами. «Переход через перевал, называемый «Тянь-Шань-даван», был необычайно труден. Нам пришлось в течение 2-х суток лопатами очищать дорогу на расстоянии около 4 верст... Снег имел до 2 аршин глубины». В Хами Маннергейм встретился с представителями малой народности, называемой желтыми уйгурами, о чем позднее написал этнографическую работу, изданную в 1911 году в Гельсингфорсе.
17 ноября 1907 года вблизи Цзяюйгуаня экспедиция прошла через ворота Великой Китайской стены. На следующий день она вступила в Сучжоу — один из трех больших городов провинции Ганьсу. Дальнейший путь проходил по провинциям Внутреннего Китая. Новый, 1908 год Маннергейм встретил в городе Лянчжоу, третьем по населению в провинции Ганьсу. Отсюда экспедиция выступила в Ланьчжоу — главный город провинции, лежавший на берегу Желтой реки (Хуанхэ), и пришла туда 17 января. Здесь по инструкции Генерального Штаба полковник Маннергейм должен был провести «разведку подготовки г. Лань-чжоу в смысле военной базы». Это было выполнено, однако работа, как писал в отчете Маннергейм, «сильно затянулась вследствие инфлюэнцы эпидемического характера, которой поочередно переболели все мои люди. Мне самому пришлось слечь три раза, и мы вышли оттуда 4 марта только наполовину здоровыми».
В конце мая экспедиция прибыла в Тайюань, главный город провинции Шаньси, печально известный поголовным избиением христианских миссионеров во время Боксерского восстания 1900-1901 годов. Здесь китайские власти, по словам Маннергейма, «употребили всевозможные усилия к тому, чтобы побудить меня отказаться от задуманных поездок в северную часть провинции к Далай-ламе в Утай-шань и к северному изгибу Желтой реки». Однако обе «задуманные поездки» предписывались инструкцией Генерального Штаба. Первая предпринималась для «выяснения роли Далай-ламы в движении областей или местных племен к самостоятельности», а вторая — для «ознакомления с китайской колонизацией в полосе среднего течения Желтой реки». И 8 июня 1908 года, несмотря на неудовольствие китайских властей, Маннергейм со спутниками все же выступил на север, предварительно отправив из Тайюаня по железной дороге в Пекин ослабевшего казака Луканина.