1864 г. – исключение из университета без права поступления в другие русские университеты за то, что он, «состоя в числе вольнослушателей С.-Петербургского университета, неоднократно нарушал во время нахождения в здании университета правила, установленные для этих лиц» (Отношение инспектора университета С.-Петербургскому полицеймейстеру от 15 февраля 1864 г. за № 644). Выезд за границу.
1864 г. – поступление на философский факультет Гейдельбергского, потом (1865) – на медицинский факультет Лейпцигского университета.
1866 г. – переезд в Иену; занятия на медицинском факультете сравнительной анатомией под руководством проф. Карла Гегенбаура и зоологией под руководством проф. Эрнста Геккеля.
1866–1867 гг. – путешествие с Геккелем, Грефом и Фолем на Канарские о-ва для зоологических исследований, были посещены Мадейра, Тенериф, Гран-Канария; около четырех месяцев было посвящено зоологическим исследованиям на о. Лансероте. Изучение анатомии губок и мозга хрящевых рыб.
1867 г. – поездка в Данию, Норвегию, Швецию и Францию для осмотра зоологических коллекций в музеях. Неудачная попытка принять участие в полярной экспедиции Норденшельда.
1868–1869 гг. – поездка с д-ром Дорном из Иены в Мессину для продолжения сравнительно-анатомических работ.
1869 г. (март-май) – путешествие на берега Красного моря для исследования морской фауны.
1869 г. – возвращение в Россию; работа в Зоологическом музее Академии Наук по определению и исследованию коллекции губок. Разработка проекта экспедиции в Тихий океан. Представление в совет Географического общества «Программы предполагаемых исследований во время путешествий на острова и прибрежья Тихого океана». Одобрение программы, назначение пособия в 1350 руб. в год и исходатайствование разрешения «принять путешественника на корвет «Витязь» для совершения путешествия к берегам Тихого океана».
1869–1870 гг. – поездка в Иену для ликвидации дел.
1870–1871 гг. – путешествие на Новую Гвинею на корвете «Витязь». Маршрут: Кронштадт (8 ноября 1870 г.) – Копенгаген – Плимут – о. Мадейра – о. С. Винсенте – Рио-де-Жанейро – Магелланов пролив – Пунта Аренас – Талькахуано – Вальпараисо – о. Пасхи – Питкайрн – Мангарева – Папеити (о. Таити) – Апия (о-ва Самоа) – о. Ротума – Порт Праслин (Новая Ирландия) – зал. Астролябии (19 сентября 1871 г.).
1871 г. (20 сентября) – 1872 г. (22 декабря) – пребывание на Новой Гвинее, на побережье залива Астролябии (Гарагаси близ дер. Бонгу).
1872–1873 гг. – отъезд на клипере «Изумруд» с берега Маклая. Посещение о-вов Тернате, Тидор, Целебес, Люсон. Во время стоянки клипера в Маниле экскурсия внутрь о. Люсон для изучения негритосов. Поездка через Гонконг и Сингапур – в Батавию (о. Ява).
1873 г. (май-декабрь) – пребывание в Батавии и Бюйтензорге (резиденция генерал-губернатора Голландской Индии).
1873 г. (декабрь) – 1874 г. (июнь) – второе путешествие на Новую Гвинею (берег Папуа-Ковиай). Маршрут: Бюйтензорг – Амбоина – Гессир.
1874 г. (23 февраля) – отправление из Гессира на берег Папуа-Ковиай. Поселение на мысе Айва. Экскурсии вглубь острова, открытие озера Камака-Валлар и папуасов вуоусирау. 28 марта, во время отсутствия Маклая, – разбойничье нападение местных «капитанов», убийства мирных жителей и разграбление имущества Маклая. 23 апреля – арест Маклаем главного виновника нападения «капитана» Мавары. 30 апреля – прибытие на о. Кильвару. 30 июля – возвращение в Батавию. Меморандум генерал-губернатору Нидерландской Индии о разбойничьих нападениях малайцев на туземцев Папуа-Ковиай и о работорговле на этом побережье Новой Гвинеи.
1874 г. (ноябрь) – 1875 г. (февраль) – первое путешествие по п-ову Малакке. Маршрут: Батавия – Сингапур – Иохор-Бару – р. Муар – устье р. Индау – Иохор-Бару.
1875 г. (июнь – октябрь) – второе путешествие по п-ову Малакке. Маршрут: Сингапур – Иохор-Бару – Пахан – Келантан – Патани – Кеда – г. Малакка – Сингапур.
1875 г. (октябрь-ноябрь) – пребывание в Сингапуре. Письма в Россию, постановка вопроса о необходимости взятия папуасов под покровительство России ввиду угрозы аннексии Новой Гвинеи Англией.
1875 г. (ноябрь) – 1876 г. (февраль) – пребывание в Бюйтензорге. Обработка научных материалов, подготовка статей к печати, письма. Подготовка к новой экспедиции на Новую Гвинею.
1876 г. (февраль) – 1877 г. (июнь) – путешествие в западную Микронезию и северную Меланезию и второе посещение берега Маклая (на шхуне «Морская Птица»). Маршрут: Черибон (о. Ява) – Бонтхейм (о. Целебес) – о. Гебе – о. Яп (март 1876 г.) – о-ва Пелау (15–28 апреля 1876 г.) – о-ва Адмиралтейства (май – июнь 1876 г.) – о-ва Агомес – берег Маклая.
1876 г. (27 июня) —1877 г. (10 ноября) —2-е пребывание на берегу Маклая. Изучение быта папуасов береговых деревень и ближних островков. Экскурсии в горные деревни.
1878 г. (январь – июль) – пребывание в Сингапуре. Планы возвращения в Россию. Тяжелая болезнь и денежные затруднения. По выздоровлении и получении денег от Русского географического общества – отъезд по требованию врачей в г. Сидней.