Катастрофа разразилась 8 мая 1858 г. За несколько дней перед тем Николай Алексеевич выехал из форта Перовского, присоединившись к отряду, командированному для рубки леса на нужды форта. Спутниками его были: препаратор Гурьянов, трое казаков и два киргиза-проводника. Проводники, въехав на холм, увидали впереди вооруженный отряд кокандцев.

Как оказалось впоследствии, этот отряд возглавлял кокандский джигит Дашан. Завидев Северцова с его малочисленными спутниками, Дашан решил отбить коней у казаков. Проводники поскакали в лагерь за помощью. Северцов с казаками стали отстреливаться от нападавших. Вооруженная схватка продолжалась недолго. Исколотый пикой, которой его сшибли с седла, изрубленный шашкой Северцов был захвачен в плен. Препаратор Гурьянов и казаки успели спастись.

Почти 170 км везли израненного Северцова по пустынной степи с привязанными к стременам ногами. Наутро Северцова привезли в кокандскую крепость Яны-курган (Джаны-курган). Комендант крепости, узнав о случившемся пограничном столкновении, оставил Северцова в плену. Вскоре Северцова опять посадили на коня. Предстоял переезд в город Туркестан. Пленником Северцов пробыл ровно месяц. В июне, по настоянию русских властей, он был освобожден.

Исследования Северцова и его пребывание в кокандском плену привлекли к нему всеобщее внимание. Вскоре он был избран действительным членом Географического общества, а позднее назначен членом Комитета по устройству Уральского казачьего войска; в связи с этим ему пришлось заняться изучением района реки Урала и Нижней Волги.

Лишь в 1864 г. представилась Николаю Алексеевичу возможность осуществления давнишней мечты: исследования Тянь-Шаня. С этой даты начинается тот замечательный цикл среднеазиатских экспедиций, которыми Северцов стяжал научную славу и неоспоримый авторитет, как преемник Семенова-Тян-Шанского.

Отправившись ранней весной из Петербурга в экспедицию, Северцов в мае прибыл в Кастек, расположенный западнее Верного, у подножия Заилийского Алатау.

После возвращения Северцов сейчас же приступил к подготовке новых, еще более обширных исследований Средней Азии.

На него и астронома К.В. Струве было возложено руководство работами крупной научной экспедиции, известной в истории географических исследований под именем Туркестанской ученой экспедиции 1865–1868 гг.

В сентябре 1867 г. Северцов направился из Верного в самое значительное из своих путешествий в Тянь-Шане. Через Заилийский Алатау и долину Джаланаш Северцов прошел в Каракол.

В октябре Северцов поднялся в верховья Нарына и проник к реке Аксай, несущей свои воды с тяньшаньских ледников уже на восток, в систему Тарима. Оттуда он спустился к реке Кочкуру и через Буамское ущелье прошел в Токмак. Таким образом, он первым из европейцев обошел центральный Тянь-Шань вокруг озера Иссык-куль. В Токмаке он привел в порядок свои коллекции и отправил их в Верное, а сам уехал в Чимкент и далее, в Ташкент, где и провел зиму. Туркестанская ученая экспедиция, продолжавшаяся с перерывами три года, была закончена.

Перед Северцовым открывалось все разнообразие среднеазиатского животного мира. С напряженным вниманием он изучал встречавшихся кабанов и кочкаров, маралов и хорьков, сорокопутов и серпоклювов в их естественном окружении: их окраску, строение тела, повадки, приспособление к природной среде.

В отчетах об его путешествии тщательно и любовно были описаны животные гор Средней Азии. Одним из многих примеров этих классических описаний может служить характеристика одной из самых красивых среднеазиатских птичек – нового рода синицы, открытого Северцовым на Терскей-Алатау.

Для исследований, осуществленных Северцовым в эти годы, рядовому натуралисту не хватило бы десятилетий: он открыл залежи свинцовой и железной руды в Каратау и золотые россыпи у реки Куркуреу. С равным интересом он изучал распространение тяньшаньских медведей и условия роста ели в Тянь-Шане, описывал рыб горных рек и производил геологические наблюдения. За предварительной обработкой собранных материалов Северцов провел зиму 1867–1868 гг. Оказалось, что ботаническая коллекция состоит из 3000 экземпляров, а зоологическая была еще больше: почти 4000 экземпляров. Коллекции включали много видов, неизвестных науке.

Северцов был одним из основателей Французского зоологического общества. Дрессер, Усталэ, Джердон, Роберт Шлагинтвейт, Шарп считали встречу с Северцовым за честь для себя.

Ряд основных обобщающих трудов Северцова появляется именно в эти годы. Отчет о географических результатах его экспедиций «Путешествия по Туркестанскому краю», первая сводная работа по позвоночным животным Средней Азии «Вертикальное и горизонтальное распределение туркестанских животных». Северцов дал в своей книге глубокий анализ среднеазиатской фауны. Перечень птиц, данный в этой работе, оказался почти исчерпывающим; он включает, между прочим, 49 новых видов и подвидов, неизвестных до тех пор науке.

В 1877 г. Северцов предпринял новую экспедицию.

Теперь его путь лежал на Памир, в глубь Памирской горной страны. Руководство двумя партиями экспедиции было поручено Северцову и Мушкетову.

В партию Северцова входили: два топографа, астроном Шварц (который в следующем году перешел в партию Мушкетова) и препаратор Скорняков. Знаменитая экспедиция Северцова на Памир началась в июле, тремя днями раньше экспедиции Мушкетова. Северцов обследовал, с чрезвычайной внимательностью, совершенно неизвестное до тех пор пространство между маршрутом алайской экспедиции 1876 г. и маршрутом английской экспедиции 1873 г. Затем Северцов направился к озеру Ранг-куль, и в августе была закончена съемка этой неизвестной части Памира.

В середине сентября в Гульче встретились все партии экспедиции, в том числе и ботаник Кушакевич, собравший огромные коллекции растений и насекомых и основательно исследовавший ботаническую географию Памира.

До этой экспедиции Северцова Памир представляла в естественно-историческом отношении совершенно неведомую страну. Богатейшие минералогические, геологические, палеонтологические и ботанические коллекции Северцова явились воистину научным сокровищем. Еще богаче были зоологические сборы: 60 видов млекопитающих, 350 видов птиц и так далее. Экспедиция определила свыше 2000 высот. Неисследованная часть Памира сократилась почти вдвое.

Съездив в 1879 г. еще раз в Семиречье и в Западную Сибирь, Николай Алексеевич поселился в Москве. В эти годы он закончил и выпустил в свет замечательное исследование «О зоологических (преимущественно орнитологических) областях внетропических частей нашего материка», в значительной степени определившее направление дальнейших работ наших зоогеографов.

Кроме названной работы в эти же годы Николай Алексеевич задумал обширную орнитологию Туркестана, а также решил закончить физико-географическое описание Туркестана и очерк об орографии Памирской горной системы. Внезапная смерть прервала научную деятельность Северцова в ее расцвете 8 февраля 1885 г.

Георгий Яковлевич Седов отдал всю свою жизнь и все свои силы изучению и завоеванию Арктики. Это был человек большой научной страсти, исключительной выносливости и смелости. Преодолевая неимоверные трудности, на скудные средства, собранные частным порядком, он провел важные исследования на Новой Земле и трагически погиб на пути к Северному полюсу.