В июне 1893 г. В. Роборовский, взяв себе в помощники П. Козлова, выступил из Пржевальска на восток и прошел вдоль Восточного Тянь-Шаня, следуя через наименее исследованные местности. Спустившись затем в Турфанскую впадину, Роборовский и Козлов пересекли ее в различных направлениях и оконтурили. Разными путями они прошли оттуда в бассейн р. Сулэхэ, в поселок Дуньхуан (близ 40° с.ш., у подножия Наньшаня). Козлов двинулся на юг, к низовьям Тарима, и изучил котловину Лобнора. Он открыл высохшее древнее русло Кончедарьи, а также следы древнего Лобнора в 200 км к востоку от тогдашнего его местонахождения и окончательно доказал, что Кончедарья — блуждающая река, а Лобнор — кочующее озеро. Роборовский прошел на восток, к оазису Хами, повернул на юг и по восточной окраине Гашунской Гоби достиг Дуньхуана, куда к февралю 1894 г. прибыл и Козлов. Теперь путешественники приступили к исследованию Западного Няныианя. Разными маршрутами в течение 1894 г. они пересекли его во многих местах, проследили ряд продольных межгорных долин, точно установили протяженность и границы отдельных хребтов, исправив, а нередко и сильно изменив карты своих предшественников. Зимой 1894/95 г., намереваясь пройти через высокогорную страну на юго-восток, в Сычуаньскую впадину, они при морозах до 35 °С достигли к югу от Кукунора, за 35-й параллелью, хребта Амнэ-Мачин (до 6094 м) и перевалили его диким скалистым ущельем. Но Роборовский внезапно тяжело заболел, и через неделю, в феврале 1895 г., Козлов, принявший руководство экспедицией, повернул обратно. Роборовский в те дни, когда ему становилось легче, с величайшими усилиями продолжал географические и этнографические наблюдения, делал даже самостоятельные разъезды и ботанические сборы. За все это время главным образом благодаря ему экспедиция собрала около 25 тыс. растений, принадлежавших к 1300 видам. (Козлов делал преимущественно энтомологические сборы — около 30 тыс. экземпляров насекомых.) Вернувшись в Турфанскую впадину, они направились на северо-запад и впервые пересекли пески Дзосотын-Элисун (около 45 тыс. км²). Вместо многих кряжей, показанных на старых картах у 46° с.ш., Козлов обнаружил пески Коббе. Закончив свой путь в Зайсане в конце ноября 1895 г., Роборовский и Козлов проделали в общей сложности около 17 тыс. км.