В 1870 г. в Красноводский отряд был откомандирован военный топограф и геодезист Иероним Иванович Стебницкий. В ноябре — декабре он исследовал и нанес на карту хребет Кюрендаг, представляющий, по его данным, обширную нагорную массу без больших отрогов. В Кизыл-Арвате (у 39° с.ш.) по расспросам Стебницкий выяснил, что Кюрендаг составляет северную и северо-западную оконечность Копетдага, протягивающегося на юго-восток верст на 400 (фактически больше, чем на 600 км). С запада эти горы отделяются от хребта Эльбурс р. Атреком, с востока от других гор — р. Тедженом.

В 1872 г. Стебницкий проследил Узбой более чем на 300 км от «устья» до 57° в.д. Сухое русло, как он установил, имеет местами весьма крутые и высокие берега и на протяжении нескольких километров нередко наполнено весьма соленой водой. Он нанес на карту пески Чильмамедкум — между Красноводским плато и Узбоем. Через Каракумы Стебницкий добрался до Кизыл-Арвата и прошел со съемкой вдоль северного склона Копетдага около 100 км. Вернувшись в Кизыл-Арват, он перевалил западные отроги Копетдага, вышел к нижнему Атреку и проследил его до устья. На левом берегу реки (у 37°40' с.ш.) он обнаружил два небольших хребта — западные отроги Туркмено-Хорасанских гор. В рекогносцировку 1872 г. Стебницкий прошел 3200 км, из них 1700 км до той поры еще никем из европейцев не виданных.

Дальнейшее изучение Копетдага стало возможным лишь после того, как к России были присоединены сначала Ахал-Текинский (1881 г.), а затем и Мервский (1884 г.) оазисы. В 1886–1888 гг. К.И. Богданович провел исследование Копетдага, горной системы к югу и юго-востоку от него, а также северных и центральных частей хребта Эльбурс и северных районов пустыни Деште-Кевир. Богданович пересек в нескольких местах широкую полосу гор, ограниченную на севере Каракумами, а на юге — узкой и длинной (275 км) «гладкой» долиной (Кучано-Мешхедской), которую он проследил на всем протяжении. Он сохранил за этими горами название Туркмено-Хорасанские, предложенное Стебницкий. Передовой хребет этой системы — Копетдаг, северный склон которого нередко принимает вид совершенно отвесной стены, он проследил на 300 км.

Богданович установил, что Туркмено-Хорасанские горы, на юго-востоке сильно понижаясь, обрываются у долины р. Теджена. На северо-западе (у 57°20' в.д.) эта полоса утрачивает свою обособленность и сливается с рядом новых хребтов. Дальше к северо-западу она, резко изменяя направление простирания на широтное и даже юго-западное, постепенно понижается и переходит в море низких холмов, теряющихся в песках и солонцах восточного берега Каспийского моря. Таким образом, Богданович проследил Туркмено-Хорасанские горы на всем протяжении (более 600 км) и дал первое описание их орографии.