В 1842 г. географ и геолог Петр Александрович Чихачев был командирован штабом корпуса горных инженеров на Алтай и в Саяны, тогда еще мало исследованные. Во главе большого отряда он начал изучение рельефа и геологии Алтая с долины Чуй (приток Катуни). Во время подъема по правому (северному) берегу Чуй Чихачев увидел на левобережье величественную картину: «Необъятный вал тянулся… с запада на восток… Весь его северный склон усеян блестящими иглами, стремящимися ввысь то в виде пирамид, то усеченных конусов». Чихачев проследил этот Северо-Чуйский хребет (длина — около 120 км) до устья р. Чаганузуна (приток Чуи) и выяснил, что он ограничивает с юга пустынную Курайскую степь, представшую перед ним «во всей своей мрачной и унылой обнаженности»; на севере ее поднимались «серебряные пирамиды» Айгулакского и Курайского хребтов (вершины до 3412 м). Выше устья р. Чаганузуна отряд Чихачева вступил на бесцветное и пустынное плато, навевавшее «меланхолию и уныние» (Чуйская степь). Медленно текущая Чуя разрезала ее на две неравные части.

Здесь для исследования «белого пятна» — района истоков Чуй, Чулышмана и Абакана — Чихачев разделил свой отряд. Большую часть он отправил на север через Курайский хребет, к р. Башкаус, а сам пересек в юго-восточном направлении «степь, покрытую черными валунами, придававшими ей вид пожарища», и добрался до почти широтного пограничного хребта Сайлюгем (длина — 120 км, вершины до 3499 м), образующего «южную кромку плато Чуй». Чихачев верно определил, что Сайлюгем представляет собой «природную завесу», отделяющую Русский Алтай от Центральной Азии. Хотя была середина лета, но на плато Чуй «все дышало зимой». Затем Чихачев повернул круто на север, переправился через верховья Чуй и по снегу прошел вдоль меридиональной «высокой каменной стены», у восточной границы Чуйской степи. Впоследствии она была названа хребтом Чихачева (длина около 100 км, высоты до 4029 м). Хребет «в виде губчатого гребня, расколотого на пики и иглы, ослепительно сверкающие на солнце», продолжался далее к северу до еще скованного льдом горного озера Джулукуль. Чихачев обнаружил, что оно является истоком Чулышмана, впадающего с юга в Теленкое озеро, из которого на севере вытекает Бия. Поднявшись на плоскую вершину у Джулукуля, Чихачев обнаружил хребет, протягивающийся к северо-западу вдоль левого берега Чулышмана. С большими трудностями пройдя на запад под градом, снегом и дождем, через заболоченное плато, усеянное многочисленными обломками скал, Чихачев переправился через ряд стремительных потоков и снова достиг (примерно у 89° в.д.) «рычащего и грохочущего» Чулышмана. Он свернул на юг и через горы вышел в зеленую «веселую» долину Башкауса, где соединился с основной частью отряда. Спустившись по Башкаусу на несколько десятков километров, Чихачев вновь перевалил горы правобережья реки и под непрерывным дождем спустился «в прекрасную долину, орошаемую пенистыми водами Чулышмана». Переправив на плоту свой «многолошадный» отряд через реку, Чихачев прошел берегом почти до Телецкого озера. Он подтвердил сведения А. Бунге, что по правому берегу реки протягиваются крутые горы — Чулышманское нагорье (длина около 150 км, вершина до 3148 м).

С низовьев Чулышмана по снегу Чихачев пересек в северо-восточном направлении заболоченное плато и 1 июля достиг небольшого горного озера в верховьях р. Чульча, нижнего притока Чулышмана. Западнее, «за цепью гор, состоящей из нескольких неприступных пирамид», Чихачев открыл истоки Большого Абакана (система Енисея). За этой «скромной колыбелью» реки он увидел юго-западную почти меридиональную часть Абаканского хребта, которая «прячет от глаз Телецкое озеро», а на севере обнаружил истоки Малого Абакана, отделенного от Большого коротким хребтом Карлыган. Так Чихачев стал первым научным исследователем Западного Саяна.

Мечтая проследить течение Абакана до Енисея, Чихачев прошел от верховьев р. Чульча на восток через холмистую и болотистую местность со множеством озер и достиг р. Алаш (система Енисея). Он проник в Урянхайский край (Тува) и выполнил его первое исследование. Дав пятидневный отдых людям и лошадям, пополнив запасы продовольствия, Чихачев повернул к северу и неожиданно обнаружил горное озеро Кара-Холь (1463 м), «спрятавшееся в массах громадных гор». Продолжая движение к северу, он вышел к верховьям Оны (приток Абакана). В ночь на 17 июля разразился сильнейший ливень, перешедший в густой снегопад. Утром Чихачев увидел, что «ветви хвойных деревьев сгибались под тяжестью снежных масс…».

В верховьях Оны Чихачев обнаружил короткую (50—60 км) меридиональную цепь высот, за которой он спустился в долину текущего на северо-восток Кантегира (левый приток Енисея). На севере он отметил отдельные горные массивы, группирующиеся в высокую узкую цепь северо-восточного направления (вершины до 2510 м). С перевала он увидел «целый океан гор со слегка округленными контурами, покрытых лесом», постепенно понижавшихся. Перевалив эту горную цепь, он по долине небольшой реки достиг р. Абакана.

Так Чихачев пересек Западный Саян. Он собрал не только важные географические материалы, но и первые геологические данные обо всей этой горной стране, никем из натуралистов ранее не посещенной. С Абакана он проехал до Красноярска, а затем через Кузнецкий Алатау — до Кузнецка. Осмотрев ряд месторождений угля, Чихачев установил в этом районе размеры и границы угленосной площади, предложив назвать ее Кузнецким бассейном. По материалам своего путешествия Чихачев впервые составил орографическую и геологическую карты Алтая и Западного Саяна и значительно продвинул изучение гидрографии этих горных стран.