К 40-м гг. на востоке Австралии была исследована сравнительно широкая полоса — от Южного тропика до Гипсленда, к западу же от бассейна Дарлинга все внутренние районы оставались «белыми пятнами». На юге известны были лишь приморская полоса и частично район больших соленых озер, на западе же — только юго-западный угол материка и узкая береговая полоса до р. Гаскойн включительно. Большая часть Западной Австралии, Центральная и Северная Австралия оставались еще «неведомыми землями».

В октябре 1844 г. натуралист на службе у правительства Нового Южного Уэльса, немец Людвиг Лейхгардт отправился во главе экспедиции из Брисбена за р. Кондамайн к заливу Карпентария. На этом пути экспедиция в ноябре 1844 г. — феврале 1845 г. открыла реки Досон и Маккензи с крупнейшими притоками последней (Комет и Айзак) и их водоразделы (хребты Экспедишен и Пик). Но Лейхгардт не проследил Досон и Маккензи до их слияния и не знал, что они составляют р. Фицрой (общая длина Досона — Фицроя 960 км). Далее к северу в марте — апреле 1845 г. экспедиция открыла и исследовала бассейн второй крупной реки, текущей в Тихий океан, — Бердекин (560 км).

Перевалив северный участок Большого Водораздельного хребта, прослеженный им по меньшей мере на 400 км, Лейхгардт и его спутники по долинам рек Линд и Митчелл в начале июля спустились к заливу Карпентария. А в июле — октябре они обошли всю южную прибрежную полосу залива, открыв низовья ряда рек, в том числе Гилберт и Ропер. Этим значительным рекам Лейхгардт присвоил имена своих спутников-англичан — натуралиста Джона Гилберта и Джона Ропера. Не забыл он и самых молодых своих товарищей: на подробных картах Северной Австралии показаны, например, р. Калверт и горы Мерфи, в честь 19-летнего Джеймса Калверта и 15-летнего Джона Мерфи. Только себя он обидел: р. Лайкхарт и хребет Лайкхарт (так англичане произносили его фамилию) названы в его честь другими исследователями Австралии. Следуя затем на северо-запад, экспедиция пересекла п-ов Арнемленд и в середине декабря 1845 г. вышла к заливу Ван-Димен и северному берегу п-ова Коберг, к военному поселению Порт-Эссингтон. За четырнадцать с половиной месяцев Лейхгардт прошел более 4 тыс. км в основном по неизученным районам. В Новый Южный Уэльс все вернулись морем. Лейхгардт стал первым исследователем огромных регионов Австралии, позднее названных Квинслендом и Северной территорией. Материалы его экспедиции были опубликованы в 1847 г.

В декабре 1847 г. Лейхгардт вышел из Брисбена во главе новой экспедиции, намереваясь за три года пересечь Австралийский материк. Он проследовал через долину Дарлинга по р. Барку, откуда послал последнее известие (получено 3 апреля 1847 г.). Затем вся экспедиция (9 человек) пропала без вести. Тревожиться в Сиднее начали только через четыре года. С 1852 до 1869 г. посылался ряд поисковых партий, но никаких следов путешественников найти не удалось.

После основания колонии Южной Австралии Ч. Стерт перешел туда на службу. Первоочередная задача колонии, которую заселяли только свободные люди, заключалась в развитии скотоводства. Эйр нашел только пустыни и полупустыни, но он не заходил далеко на север, в Центральную Австралию, природа которой была совершенно неизвестна. Суждения о ней высказывались только по догадкам, а догадки были всякие. Сам Стерт, изучая перелеты птиц в Южной Австралии, сделал неправильный вывод, что в сухое время года они летают к центру материка и что там, стало быть, есть обильные источники орошения.

В августе 1844 г. Стерт, руководя правительственной экспедицией, выступил из Аделаиды на поиски новых пастбищ. Выполняя специальное задание, он прошел сначала на северо-восток, к нижнему Дарлингу, до озера Менинди (32°30' ю.ш.), оттуда повернул на север, а у 30° ю.ш. — на северо-запад. На пути в январе 1845 г. он перевалил невысокие горы (южный отрог хребта Грей), похоронил в этой «большой каменной пустыне» одного из своих спутников, Джеймса Пула, и вышел на равнину, пересекаемую руслами пересыхающих рек — Стшелецки-Крик и Барку (нижние рукава большого Куперс-Крика, длиной около 1400 км). К северу от озера Эйр путешественники дошли почти до центра материка, до пустыни Симпсон. На восточной окраине пустыни, на среднем течении р. Маллиган (близ 25° ю.ш.), Стерт вынужден был отступить из-за недостатка воды. В Аделаиду экспедиция вернулась в начале 1846 г. Стерт описал это путешествие в двухтомной «Повести об экспедиции в Центральную Австралию» (1849 г.).

В сентябре 1855 г. О. Грегори начал работу на северо-западе Австралии с исследования многоводной и стремительной в дождливый сезон р. Виктории (570 км), впадающей в юго-восточную часть залива Жозеф-Бонапарт, перешел от ее верховья к Стерт-Крику и проследил его до северной окраины Большой Песчаной пустыни. Река вливалась в небольшое соленое озеро — и надежда на открытие крупного водоема в центре материка испарилась. Этот маршрут позволил выявить восточную границу плато Кимберли. Вернувшись к р. Виктории, О. Грегори, двигаясь в основном на юго-восток, достиг в 1856 г. Тихого океана у 24° ю.ш. (против о. Кертис). Он совершил, таким образом, первое пересечение материка в юго-восточном направлении и установил в общих чертах рельеф Северной Австралии. Правда, он не удалялся от берегов моря более чем на 500 км.

В 1858 г. О. Грегори отправился на поиски Лейхгардта из Брисбена на северо-восток до пункта, откуда Лейхгардт послал последнее письмо. Не найдя ничего, он спустился по долине Куперс-Крика и Стшелецки-Крика до хребта Флиндерс и, следуя вдоль его восточного подножия, вышел к Аделаиде. Так он вторично пересек Австралию, теперь уже в юго-западном направлении, причем в бассейне Куперс-Крика удалился от моря почти на 900 км, но все-таки не доходил до Центральной Австралии.

В 1857–1861 гг. Френсис Грегори, брат Огастеса, совершил четыре путешествия по северной части Западной Австралии. Он последовательно открыл там, между 20 и 28° ю.ш., реки Де-Грей, Фортескью, Ашбертон и простирающийся к югу от Фортескью горный хребет Хамерсли. Длина его 250 км; вершина Брус (1235 м) — высшая точка Западной Австралии. По материалам своих путешествий Ф. Грегори составил схематическую геологическую карту территории к западу от 120° в.д. до Индийского океана, между 20 и 28 ю.ш.

В 1879 г. Александр Форрест, руководя большой экспедицией, впервые исследовал расчлененное плато Кимберли (около 270 тыс. км²) на северо-западе Австралии, причем открыл и проследил в его южной части хребет Кинг-Леопольд (длина 230 км, вершина 937 м).