Первым путешествием Алексея Федченко стала научная экскурсия по соленым озерам Южной России, в которой он сопровождал своего старшего брата. С этого времени он начинает заниматься энтомологией. В 1868 г. Федченко отправляется в Зеравшанскую долину. 24 апреля экспедиция выступила из Самарканда в сторону гор Актау (часть Нуратинского хребта) и 12 мая достигла селения Джам. Федченко оно показалось «международным рынком»: сюда съезжались купцы из Бухары, Шахрисабза, Ферганы и других далеких городов. Отсюда путешественники повернули на восток и вышли в долину Зеравшана, направляясь к Пенджикенту. Из Пенджикента Федченко поднялся по долине Зеравшана до селения Даштыказы, а затем правым берегом реки вернулись в Самарканд, привезя с собой обширное собрание научных материалов.        2 мая 1870 г. Федченко вновь отправляется в Туркестан, намереваясь достичь истоков Зеравшана. Экспедиция двинулась вниз по реке Матчи (Верхний Зеравшан), затем вышла в долину Фандарьи (левый приток Зеравшана). Дорога лепилась по узким карнизам и висячим мостикам – оврингам, свисающим над рекой. В Ягнобе путешественники встретились с людьми, говорящими не на таджикском, а на своем, особом языке – это были потомки древних согдийцев. Отсюда экспедиция двинулась в обратный путь прежним маршрутом.   Федченко неудержимо влекла обширная горная страна на юго-востоке, где еще не побывал ни один европеец. Удобнее всего было сюда пробираться из района восточнее Коканда. Федченко это знал, однако сначала он отправился к Исфаре. В истоках Исфары путешественник обнаружил обширный ледник, которому дал имя своего учителя – Щуровского. Отсюда Федченко поднялся на заветный гребень Алайского хребта. Перед его глазами засверкал снегами хребет, служивший «северной границей Памирской выси». По праву первооткрывателя Федченко назвал этот хребет Заалайским, а ег о вершину (7134 м) – именем Кауфмана (ныне пик Ленина). Итоги его путешествия в горы Памира оказались настолько значительными, что привлекли внимание международных научных обществ.