Для изучения минеральных богатств Северного Урала, главным образом для поисков золота, русское правительство направило Северную горную экспедицию. За пять лет (1830—1834 гг.) она прошла от 60°40' до 64° 10' с.ш. — всего лишь 430 км по неисследованной местности, впервые описав узкую (до 60 км) полосу восточного (азиатского) склона Урала, ограниченную на западе непрерывным хребтом — утесистыми, слабо залесенными громадами, вытянутыми строго на север. Между 63 и 64° с.ш. Урал, по данным одного из руководителей экспедиции — горного инженера Никифора Ильича Стражевского, состоит из трех параллельных гряд, причем западная имеет наибольшую высоту. Он нанес на карту верховья Лозьвы, Северной Сосьвы, Вольи и их притоков, а также выяснил, что восточный склон Северного Урала представляет собой низменную, богатую лесами, болотами и озерами равнину, утомительное однообразие которой лишь изредка нарушается холмами — настоящими островами твердой земли среди болот.

В 1846 г. Русское географическое общество организовало крупную экспедицию для изучения границы между Европой и Азией на всем протяжении Северного Урала во главе с Э.К. Гофманом. В ее состав вошли Н.И. Стражевский, астроном Мариан Альбертович Ковальский и два топографа. В Петербурге венгерский путешественник Антал Регули передал Гофману свою схематическую карту Урала между 58 и 70° с.ш. В основу ее Регули положил лишь расспросные данные, но Гофман во время работы убедился, что они тщательно и критически отобраны; карта оказалась чрезвычайно полезной, так как содержала множество названий гор и рек.

Весной 1847 г. экспедиция поднялась по Печоре до устья р. Уньи, откуда и начала работу, разбившись на два отряда. Сразу же исследователи столкнулись с величайшей помехой — гнусом. Летом отряд Гофмана (с топографом Василием Герасимовичем Брагиным), двигаясь в общем к северу, проследил и нанес на карту истоки Печоры и все течение ее крупных верхних притоков (Унья, Илыч, Подчерем, Щугер), открыл ряд парм, протягивающихся за Печорой параллельно Уралу более чем на 300 км (от 61°10' с.ш. до 64° с.ш.), в том числе Высокую Парму (150 км) и Ыджидпарму (150 км).

Отряд Стражевского (топограф Дмитрий Филиппович Юрьев) летом прошел гребнем Уральского хребта от 62 до 64° с.ш. Иногда приходилось пробираться чащобой, прорубая себе дорогу или расчищая прогалины. К западу и востоку, писал М. Ковальский, поднявшийся на rqpy у 62° с.ш., «…глаз встречает… бесконечное море лесов, прорезанное змееобразно реками, которые при солнечном свете своим серебристым блеском кажутся рельефными на черной поверхности леса». Он выяснил, что к северу от 62° с.ш. Урал «вдруг быстро понижается, хотя боковые кряжи достигают значительной высоты». До 62°30' с.ш. от непрерывного главного кряжа отходят на запад отроги; далее до 63° с.ш. Урал состоит из нескольких малых хребтов, «не имеющих правильного расположения, и линия водораздела становится весьма извилистой». Между 63 и 64° с.ш. р. Щугер делит хребет на две почти параллельные ветви, причем восточная (водораздельная) ниже западной.

С истоков Щугера соединившиеся отряды Гофмана и Стражевского перевалили Урал. «Дождь и снег были нашими спутниками». Зима наступила прежде, чем они достигли Сосьвы, но они все же успели сплыть до Березова, откуда поехали в Екатеринбург, а Гофман отправился в Петербург.

Летом 1848 г. Гофман продолжил работы. От Березова по Оби участники экспедиции спустились до устья Войкара, поднялись к его истокам и вновь перевалили Урал у 66° с.ш., где разделились: Гофман исследовал территорию к северу от 66-й параллели, а Стражевский — к югу от нее. Гофман шел на север вдоль западного склона хребта. В августе он достиг самой северной вершины Урала, круто падающего в тундру. С Константинова Камня (492 м) «взор беспрепятственно достигает через непрерывную равнину до моря».

Стражевский проследил восточный склон Урала только до 59°30' с.ш., так как из-за эпидемии сибирской язвы в этом районе начался падеж оленей и умер один участник экспедиции, бросив провиант, пешком, без проводника, 22 дня шли они свыше 200 км по дебрям с многочисленными непроходимыми топями, питаясь грибами, ягодами и мхом. В сентябре отряд вернулся в Березов.

Ковальский по собственным наблюдениям и данным Гофмана выделил чисто по внешним признакам две части Северного Урала: южную от 61 до 66° с.ш., состоящую из плоских круглых хребтов, и северную, совершенно безлесную, от 66° до Константинова Камня (68°30'), где «все кряжи весьма круты, вершины остры… самые Альпы не более поражают зрителя своей дикой природой… Каждый кряж почти отвесно выходит из тундры».

С Константинова Камня на северо-западе Гофман увидел горную гряду. Он проехал на оленях через тундру по ее северному склону до Югорского Шара и установил, что это особый кряж, за которым он оставил местное название Пай-Хой (около 200 км). Обогнув его у моря, Гофман проследил его южный склон, пересек кряж по долине нижнего притока Кары и вышел осенью к его юго-восточному краю. На лодках он спустился по Воркуте (правый приток Усы) и по Усе до Печоры. В сентябре — ноябре, уже зимним путем, он добрался до Мезени и через Архангельск вернулся в Петербург.

Летом 1850 г. Гофман из Чердыни поднялся по Вишере (съемку почти всей реки выполнил Д. Юрьев), затем по ее притоку Колве. За обширной болотистой низиной, где текут эти реки, увидел цепь северо-западного простирания, которую назвал Полюдовым кряжем (длина около 100 км). С Колвы он перешел на Печору и по ней, Щугеру и его притоку Большой Паток добрался до горы Сабля. Двигаясь на нартах к северу, Гофман открыл небольшие хребты Западные Саледы и Обеиз (примерно у 65°30' с.ш.). От этого «высокого и дикого узла гор» он прошел со съемкой на северо-восток до 66° с.ш., а затем спустился на плоту по Лемве и Усе до Печоры и в конце августа вернулся в Чердынь. В сентябре он поднялся на лодке по Вишере и перевалил Урал. При этом у 60°30' он открыл небольшой меридиональный хребет Кваркуш и взошел на Денежкин Камень (1492 м).

За три года экспедиция Гофмана проследила Северный Урал от 60°30' с.ш. на протяжении 1000 км, установила его непрерывность, определила ряд высот и выяснила в общих чертах его орографию: «…несмотря на свою небольшую ширину… [он] часто делится на две, а иногда и на три параллельные цепи, отделяющиеся друг от друга широкими продольными долинами… имеет альпийскую наружность, которую сообщает ему обрывистость его зубчатых скал… На равнине, прилегающей с обеих сторон к Уралу, особенно на западе [кроме парм], возвышаются местные горные цепи, отрезанные совершенно от главной цепи Урала, но идущие с ней параллельно и не уступающие ей по высоте…»

Гофман выяснил, что Урал сохраняет направление, почти совпадающее с 59-м меридианом более чем на 16 градусов (48°45' — 65° с.ш.). Но у 65° с.ш. «хребет расширяется, углубляется в равнину, поднимаясь вместе с тем до наибольшей высоты… [и] резко поворачивает к востоку…». Он подметил также, что за 65°30' с.ш. Урал очень сужается, исчезают продольные котловины, «но многочисленные поперечные долины дают проход его водам на обе стороны. Эти поперечные долины, глубоко прорезанные… придают [горам] разорванный вид».

Гофман выделил Пай-Хой как самостоятельный хребет, поднимающийся над болотистой тундрой и снижающийся к Югорскому Шару, из-за «…его направления и внешней формы гор, хотя он не отличается своим геологическим строением от Урала: Пай-Хой состоит из отдельных гор и горных цепей… Продольные оси их имеют разнообразные направления, которые, однако… вместе образуют одну систему гор, простирающуюся… на северо-запад. Горы здесь округлены, имеют некрутые скаты, поросли травою и мхом…»

Гофман доказал, что между 60°30' и 67°30' с.ш. реки восточного склона Урала принадлежат бассейну Оби, а западного — Печоры. К северу же от 67°30' с.ш. реки впадают непосредственно в море; из них крупнейшая — Кара.

Топографы экспедиции, главным образом Брагин, засняли все крупные уральские притоки Печоры и ее верхнее и среднее течение, закартировали пармы западного склона и весь Урал от 60°30' с.ш. до Карского моря, а также Пай-Хой. Ковальский составил первую карту Северного Урала, основанную на непосредственных наблюдениях участников экспедиции и определенных им 16 астрономических пунктах (ранее на всем протяжении Северного Урала имелся лишь один пункт).