Длительное время в Каире В. В. Юнкер дожидался разрешения египетского правительства на путешествие в Дарфур. Не получив его, он решил отправиться в Хартум. Но из-за египетско-эфиопского конфликта трудно было раздобыть судно для плавания по Красному морю, поэтому ему пришлось из Судана на английском пароходе добраться до портового города Джидйд на Аравийском полуострове, а оттуда на барке переправиться в Судан. Из Суакина можно было за десять дней достигнуть Бербера, а затем по реке — Хартума. Но по совету двух путешественников по Африке — Г. Швейнфурта и Т. фон Хейглина — В. В. Юнкер пошел неизвестным маршрутом — из Токара вдоль высохшего русла р. Бараки до Кассалы. Исследование этой реки, позволившее точнее нанести на карту ее нижнее течение и окружающие горы, — один из вкладов В. В. Юнкера в географическую науку. Из Кассалы он отправился в Хартум не обычным путем, через Бербер или Шенди, поскольку в сухое время года эта местность трудна для перехода, а через Гедарев и Абу-Хараз, «чтобы узнать новые дороги и интересную область рек».

В мае 1876 г. в Хартум прибыл небольшой караван В. В. Юнкера, в котором кроме бедуинов-проводников были двое слуг и нанятый в Каире препаратор (молодой человек по имени Копп, родом из Вюртемберга). Более четырех месяцев провел путешественник в Хартуме в ожидании разрешения на поездку в Дарфур. Это время он использовал для практики в арабском языке, изучения политической обстановки, обычаев, обрядов, торговли, внутренних и внешних дорог и т. п., а также для сбора коллекций. Тогда же он по предложению Р. Джесси, итальянца, находившегося на службе египетского правительства, совершил две пароходные поездки — по Голубому Нилу до Сеннара и по Собату, где первым сделал точную съемку реки до станции Насир.

Поняв, что разрешения на исследования в Дарфуре он не получит, В. В. Юнкер выбрал новое направление — в Ладо, центр Экваториальной провинции Судана, несмотря на то, что условия путешествия по этой провинции значительно усложнились из-за недавно изданного строгого приказа о повышении цен на продовольствие и носильщиков для любого путешественника в этом районе.

22 октября 1876 г. пароход со снаряжением Юнкера отправился из Хартума в Ладо, где Юнкер надеялся получить официальные бумаги для путешествия.

В. В. Юнкер был подданным далекой и, несомненно, неизвестной в Судане страны — России. Поэтому он не мог вызвать беспокойства у французских колониальных и политических деятелей — соперников англичан. Кроме того, по происхождению и по воспитанию он воспринимался скорее как немец, чем русский, хотя и не являлся немецким подданным. Именно этими фактами, а не только личным расположением можно объяснить заботу о нем такого ярого колониального деятеля, каким был Ч. Д. Гордон.

Гордон посоветовал ему начать с области Макарака, поскольку в южных районах происходили волнения среди местного населения. Это предложение полностью совпадало с намерениями самого путешественника.

В ноябре 1876 г. В. В. Юнкер прибыл в Ладо и вскоре вместе с караваном, состоявшим из 1200 человек, отправился в округ Макарака. Это путешествие можно считать началом его серьезной исследовательской деятельности в Центральной Африке. В результате путешествий по округу Макарака В. В. Юнкер собрал коллекции у народов авукайя, иьянгбара, ануак, бака, макарака, бомбе. Он сделал интересные этнографические записи, относящиеся к этим и другим народам округа, определил по возможности границы их расселения, отмечая «чрезвычайную чересполосицу племен различных народностей».

В дальнейшем путешественник намеревался добраться до южной части Экваториальной провинции, области Келико.

Поездка в Келико в 1838 г. дала В. В. Юнкеру возможность попасть в новые, ни одним путешественником не посещенные места и подойти к истокам р. Уэле. Собранная им коллекция предметов материальной культуры келико, как и записи об этом народе, представляет большую ценность, поскольку о келико очень мало сведений в этнографической литературе.

В сентябре 1878 г. В. В. Юнкер вернулся в Петербург, где обработал собранный картографический материал. В начале 1879 г. он выступил с докладом в Русском географическом обществе, напечатал сообщение о путешествии в «Известиях» этого общества. Привезенную им коллекцию предметов быта различных африканских народов он подарил Академии наук.

Решение продолжить исследования в Африке, о которых он не думал по возвращении на родину, пришло зимой 1879 г., а в июле 1879 г. В. В. Юнкер вновь покинул Петербург. В Берлине он тщательно готовился к новому путешествию в Африку, учитывая опыт, приобретенный в первом, и закупал необходимое оборудование не только в Германии, но и в Париже, и в Лондоне.

В октябре того же года путешественник пароходом из Триеста прибыл в Александрию, а оттуда направился в Каир, где в течение полутора месяцев готовил снаряжение, отправлял его в Хартум.

Условия, в которых Юнкер совершал свое второе путешествие, значительно отличались от условий первого. Если в первом ему для прохождения маршрута главным образом приходилось следовать либо вместе с египетско-хартумским торговым караваном, либо с военно-грабительскими экспедициями и начальники правительственных станций обязаны были по распоряжению Ч. Гордона бесплатно предоставлять ему носильщиков, то во втором путешествии, после того как, направляясь на юг, В. Юнкер в мае 1880 г. оставил Дем-Бекир, последнюю станцию провинции Бахр-эль-Газаль, все выглядело иначе.

Во втором путешествии В. В. Юнкер исследовал внутренние районы Центральной Африки южнее тех мест, где действовали представители египетского посольства и суданские торговцы и где влияние египетской администрации если и было, то формальным. Пройденные им местности вовсе не представляли собой заросшее непроходимыми джунглями безводное пространство, но и дорог в европейском понимании этого слова также не было. Районы расселения занде, мангбегу и других народов связывали неустойчивые торговые пути, проходившие далее, в глубь Африки — на юг и к восточному побережью.

Обследовав огромный район, сделав ценнейшие географические, метеорологические, гидрографические, этнографические и другие записи, собрав огромные экологические и этнографические коллекции, измученный болезнями и лишениями, В. В. Юнкер счел задачи своего второго путешествия выполненными и был готов в мае 1883 г. возвращаться в Европу. Однако начавшееся в Судане восстание махдистов отрезало путь в Хартум. До ноября 1883 г. путешественник находился на своей станции у Земио, надеясь на окончание волнений в провинции Бахр-эль-Газаль. В ноябре 1883 г. ему пришлось отправиться в центр Экваториальной провинции Ладо. Но парохода, который мог бы отвезти его в Хартум, В. В. Юнкер тщетно прождал там два года. С большими трудностями в 1886 г. он смог пройти через Буньоро, Уганду, проплыть по озеру Виктория до Таборы и, примкнув к каравану известного восточноафриканского торговца Типпу-Типа, достиг Занзибара. Этот путь занял у путешественника 11 месяцев. Лишь 9 января 1887 г. В. В. Юнкер прибыл в Каир, где оставался до середины марта, а в апреле вернулся на родину.

Таким образом, второе путешествие В. В. Юнкера продлилось более семи лет. За эти годы, невзирая на трудности и болезни, он проделал огромную работу, ежедневно тщательно ведя свои дневники (восемь объемистых томов) и составляя различные карты, в том числе и карты расселения народностей этого региона. Невозможно переоценить его огромный научный вклад во всестороннее изучение области водораздела Нил — Конго — географическое, климатическое, ботаническое, зоологическое, орографическое, гидрографическое. Не меньшее (если не большее) место в его наблюдениях отводилось и различным сторонам быта населяющих эту область народов. И хотя богатейшие коллекции из его второго путешествия погибли, великолепные записи о народах занде, мангбету и других могут служить важным дополнением для работы с коллекциями, привезенными из первого путешествия.