В сентябре 1842 года Киевский университет освобождает от занятий 27-летнего экстраординарного профессора Миддендорфа, и он уезжает в Петербург для организации Восточно-Сибирской экспедиции — одного из крупнейших научных исследований XIX века. Позднее он напишет: «Радуясь счастию предаться наконец неодолимому влечению моей любимой мечты с ранней молодости, которого не могли подавить во мне разнообразные обстоятельства жизни, я немедленно отказался от пыльной кафедры в Киеве, где я тогда преподавал зоологию».

14 ноября 1842 года Миддендорф с двумя спутниками — лесничим Т. Брантом и препаратором Г. Фурманом — начинает путь в Сибирь. Путь долгий и трудный по знаменитому Сибирскому тракту через Владимир, Нижний Новгород (Горький), Казань, Пермь, Екатеринбург (Свердловск), Шадринск, Ишим, Омск, Томск, Ачинск в Красноярск. Учитывая короткое северное лето, Миддендорф стремится как можно быстрее добраться до Красноярска, чтобы оттуда отправиться на Таймыр. Небольшая остановка была сделана только в Омске, где Миддендорф встретил Новый год и где к экспедиции присоединился унтер-офицер корпуса военных топографов В. Ваганов, а также в Барнауле, чтобы изготовить некоторое оборудование, необходимое для проведения исследовательских работ.

В начале февраля экспедиция оставила Сибирский тракт и направилась на север в Енисейск, а затем в Туруханск, где были сделаны последние приготовления к предстоящему путешествию на Таймыр. 23 марта Миддендорф со своими спутниками двинулся в Дудинку, а затем в селение Коренное-Филипповское на реке Боганиде. По дороге в селе Введенском к экспедиции присоединяется еще один человек — местный житель Тит Лаптуков, знающий язык ненцев, — несмотря на свой почти семидесятилетний возраст, человек закаленный, хорошо ориентирующийся в местных условиях и, несомненно, много сделавший для успешного проведения экспедиции.

В это время в тундре свирепствовала эпидемия оспы, и целые стойбища полностью вымирали. Миддендорф как врач не мог оставить коренные народы без врачебной помощи, одновременно понимая, что в условиях короткого полярного лета любая задержка может привести экспедицию к тяжелым последствиям.

От местных жителей Александр Федорович узнал, что в низовьях реки Таймырки не кочует ни одно племя ненцев и для того, чтобы выйти к побережью, необходимо взять лодку и на ней спуститься рекой к морю. Построить лодку в тех условиях было трудно: лес находился южнее села Коренного-Филипповского, на расстоянии одного дня пути. Почти месяц спутники Миддендорфа делали последние приготовления и строили лодку, а он сам проводил научные исследования по рекам Хете и Хатанге.

Седьмого мая Миддендорф с четырьмя спутниками — Вагановым, Лаптуковым и казаками Василием Седельниковым и Егором Лавурским — на девяти санях направляется на север к Таймырскому озеру. В верховьях реки Новой Миддендорф встречает самое северное стойбище Тойчума. Все жители стойбища к этому времени были больны оспой, а многие к приходу экспедиции погибли от страшной болезни. Из нескольких десятков человек только один мог ходить, а другой с трудом вставал. Здесь и пригодились Александру Федоровичу его знания и опыт врача. Он понимал, что им нужно спешить, но остаться безучастным не мог и десять дней лечил жителей стойбища. За это время ненцы полюбили русского шамана, как они называли Миддендорфа, и благодаря этому ему удалось достать у них оленей и купить маленький челнок, который очень пригодился в дальнейшем путешествии.

В начале июня экспедиция спускается по реке Таймырке до урочища Саттяга-Мылла, и в ожидании, когда озеро очистится ото льда, Миддендорф проводит научные исследования, изучает окрестности и готовится к дальнейшему путешествию на побережье. Много времени заняла переброска груза на южное побережье озера, где Миддендорф решил оставить часть продовольствия и зимней одежды. Тойчум, перекочевавший со своим родом в этот район тундры, обещал ждать участников экспедиции до их возвращения. Только в начале августа, продвигаясь с трудом из-за ненастья и шторма вдоль берега озера, экспедиция вышла к истокам Нижней Таймырки, вытекающей из озера и несущей свои воды в океан.

От озера Миддендорф поплыл по реке к Северному Ледовитому океану. Путешествие к океану затянулось, стали подходить к концу запасы продовольствия. «Четвертого августа были розданы остатки имеющихся в запасе сухарей, — писал в своем дневнике Миддендорф, — и с августа, за недостатком хлеба, должны были питаться сырой рыбой, и то попадавшейся очень скудно». В конце августа пошел снег, и температура ночью опустилась до 10 градусов ниже нуля. С каждым днем становилось все труднее и труднее плыть на лодке. Но Миддендорф не помышлял о возвращении. Наконец на 76-м градусе северной широты путешественники увидели море, вдающееся в сушу широким заливом. Попытка выйти в открытое море закончилась неудачно: ураганный ветер и мели заставили путешественников повернуть назад.

Обратный путь к стойбищу Тойчума был еще труднее: силы участников экспедиции на исходе, продукты кончились, по берегам образовались забереги, вода в реке быстро падала, и часто путешественникам приходилось бросаться в ледяную воду, чтобы столкнуть лодку с мели. Когда добрались к истокам Нижней Таймырки, разыгравшаяся буря заставила посадить лодку на мель, и четыре дня в обледеневшей одежде, без пищи (погода не позволяла рыбачить) путешественники ждали окончания бури. 27 августа ветер немного стих; Миддендорф взобрался на прибрежный холм и увидел в подзорную трубу приближающуюся белую гряду, тянущуюся через все озеро.

Громадные ледяные поля, на сколько хватал глаз, покрывали затихшее после шторма озеро. Миддендорф отлично понимал, что это может привести к гибели всей экспедиции, и, несмотря на непогоду, путешественники снялись с мели в надежде, что успеют пробиться на лодке к южной оконечности озера, где оставили запасы продовольствия и одежды. Но при входе в озеро лодку остановил ледяной барьер. Только в середине озеро было свободным ото льда, и путешественники, пробиваясь сквозь льдины, направились туда. Вскоре буря стихла совершенно, и все с изумлением увидели, что вода на их глазах покрывается тонким слоем льда. Двигаться вперед было почти невозможно. Лодка стала тяжелой и плохо управляемой из-за намерзающего на нее льда. Все понимали, что единственное спасение — во что бы то ни стало пробиться к берегу. Работали все, забыв усталость и голод. Обледеневшая одежда нисколько не согревала. Метр за метром, прорубаясь сквозь лед, измученные люди тащили лодку к берегу. На пределе последних сил путешественники пробились через ледяной барьер и выбрались на безлюдный берег. Но от этого места до южного берега было еще далеко.

Миддендорф решил заночевать здесь прямо на скальном берегу. У него поднялась температура, и к утру он почувствовал, что если и может двигаться, то с большим трудом: сказались многие дни изнурительной работы, недоедание и холод. Он понимал, что участники экспедиции, и без того выбившиеся из сил, больные, не вытащат его на санях по земле, еще не