W lipcu 1867 małżonkowie wyjechali w podróż po Finlandii i Szwecji. W 1868 Fedczenko został wysłany przez Towarzystwo Miłośników Przyrody w podróż studyjną do Austrii i Włoch. Zamieszkał w Neapolu, gdzie spotkał swego przyjaciela z czasów uniwersyteckich, entomologa i podróżnika Wasilija Fiodorowicza Oszanina. Tu, nad brzegiem Zatoki Neapolitańskiej, pod kierunkiem sławnego niemieckiego zoologa i parazytologa Rudolfa Leuckarta utworzyli pierwszą w regionie badawczą stację biologiczną. Jeszcze w tym samym 1868 wyruszył w podróż do Azji Środkowej. W 1869 z Taszkentu przez Syr-darię dotarł do Samarkandy. Wiosna 1870 przeszedł Góry Turkiestańskie i badał Góry Zarafszańskie, gdzie dotarł do jeziora Iskander-kul, zaś wiosną roku następnego penetrował wschodnią część pustyni Kyzył-kum. Jeszcze w tym samym 1871 wyruszył do Kokandu, zajrzał w Góry Ałajskie i zbadał Kotlinę Fergańską. Z przełęczy Tengizbaj, położonej w Górach Ałajskich, ujrzał po drugiej stronie Doliny Ałajskiej potężny szczyt, który po raz pierwszy opisał i nazwał Szczytem Kaufmana (dzisiejszy Szczyt Lenina).