Жизнь Виткевича оборвалась при весьма темных обстоятельствах. 9 мая 1838 г. он, вскоре после своего возвращения из Афганистана, должен был получить аудиенцию у императора. Вполне возможно, что Виткевичу удалось бы убедить Николая I продолжить работу в Афганистане и заключить соглашение с Дост Мухаммед-ханом. Однако накануне аудиенции Виткевича нашли в гостинице «Париж», на Большой Морской улице, с простреленной головой. Все его бумаги исчезли. Британская пресса была в восторге, и обстоятельства его смерти остались непроясненными. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона, кратко упоминая о нём, даже не приводит его имени и называет самоубийцей. В. Пикуль в своем рассказе «Опасная дорога в Кабул» предполагает, что Виткевич покончил жизнь самоубийством после встречи с польским националистом, пристыдившем его за службу российскому правительству. Эта версия не выглядит правдоподобной. Записки, оставленные самим Виткевичем, показывают настоящего патриота России — несмотря на то, что он, из-за участия в польском тайном обществе, несколько лет прослужил солдатом на Оренбургской линии. В своих записках о миссии в Бухару Виткевич объясняет, почему ходил там в мундире казачьего офицера, а не прятался под мусульманским именем и азиатской одеждой, как это делали другие европейские путешественники. Он считал «унизительным для русских, а тем более для офицера, скрываться от бухарцев под чужим именем и что хотел сделать опыт, проложить и русским свободный путь в ханство это, доселе неприступное для всякого честного человека». Михаил Гус в документальном романе «Дуэль в Кабуле» излагает весьма достоверную версию, что убийство Виткевича совершили английские агенты, которые работали под прикрытием евангелической миссии в Оренбурге и как раз в это время направлялись на родину через Петербург.
Азиатский департамент в марте 1839 г. рассмотрел и одобрил предложенный Перовским план военной экспедиции в Хиву. Император Николай I поддержал это решение.
Экспедиция ставила не только военные цели, она должна была исследовать берега Аральского моря и установить, куда впадает Аму-Дарья. (Даже в этом вопросе не было единого мнения и многие географы полагали, что она впадает в Каспийское море).
Одновременно с Перовским в поход должны были отправится исследователи Е. Ковалевский и П. Чихачев, который собирался добраться до Памира.
Перовский решил идти на Хиву через крепость Илецкая защита и плато Усть-Урт.
Длина пути определялась им в 1250 верст, в действительности же она превышала 1400 верст. Выступление назначалось на ноябрь 1839 г. Летом, на пути следования в Хиву, было созданы два опорных пункта с запасами продовольствия — у истоков р. Эмбы, в 500 верстах от Оренбурга, и на речке Ак-Булак в 150 верстах от Эмбы.