По Ориноко путешественники поднялись до ее южного притока Атабапо, верховье которого отделено лишь коротким волоком от речки Пимичина, притока Риу-Негру.
Река Атабапо часто затопляет на большое расстояние тянущиеся вдоль ее берегов леса. Плывя в лодке между деревьями, индейцы придерживаются водяных тропинок шириной в один-два метра. Плавание среди гигантских деревьев под лиственным сводом производит незабываемое впечатление. В этих речках на расстоянии 1400 или 1800 километров от моря Гумбольдт увидел стада пресноводных дельфинов, выбрасывающих струи воды и сжатого воздуха, из-за чего их зовут «выдувальщиками».
Для того чтобы перетащить лодки волоком от Атабапо до Пимичина, понадобилось четыре дня.
Пимичин впадает в Риу-Негру — приток Амазонки. 10 мая 1800 года Гумбольдт и Бонплан достигли Риу-Негру и поплыли вниз по течению до городка Сан-Карлос, самого южного пункта этого путешествия, а затем поднялись вверх по реке Касикьяре, могучему рукаву Ориноко, который, как оказалось, соединяет ее с Риу-Негру. Перед ними была девственная, совершенно неисследованная область. Географической карты этих мест тогда еще не было.
Плавание по Касикьяре было самой трудной частью путешествия. Тропические ливни и туманы препятствовали продвижению; москиты одолевали путешественников; съестных припасов не хватало, приходилось пополнять недостаток продуктов муравьями особого вида, которые в изобилии встречаются в этой местности и употребляются в пищу индейцами. Лодка мало-помалу загромождалась коллекциями, кроме того, восемь обезьян, несколько попугаев, тукан и другие птицы и звери делили с путешественниками их тесное помещение в лодке.
Плоская поверхность побережья окаймлена здесь, как забором, толстыми деревьями. Ширина реки составляет 370 метров. Ветви деревьев свешивались в воду, и путешественники не могли найти места для ночлега; индейцам приходилось вырубать растения топором, так как оставаться в пироге ночью было невозможно из-за москитов. В этом дремучем лесу трудно было достать даже дров, так как все было пропитано водой.
В результате этого путешествия Гумбольдтом была окончательно решена проблема соединения Ориноко и Амазонки на границе между испанскими и португальскими владениями. Гумбольдт предвидел большую экономическую выгоду этого естественного канала, соединяющего две великие речные системы Южной Америки.
Выйдя из Касикьяре, путешественники вновь очутились в Ориноко и поднялись вверх почти до истока этой реки.
Теперь оба путешественника отдались на волю течения и поплыли вниз по Ориноко; меньше чем за 26 суток они проплыли свыше 2 250 километров и 20 мая 1800 года остановились на три недели в городе Ангостуре, так как Бонплан сильно страдал от лихорадки.
Испытания и труды путешественников были вознаграждены важными географическими открытиями.
Четырехмесячное путешествие по безлюдным рекам, среди роскошной первобытной природы, доставило Гумбольдту высокое наслаждение и дало наглядное представление об особенностях тропического лесного пояса.
Во время этого путешествия было пройдено 10 370 километров по стране, совершенно незатронутой научными исследованиями. Гербарий, собранный Бонпланом и Гумбольдтом за это время, состоял из 12 тысяч растений (1600 различных видов). Чтобы коллекции не погибли, они отсылали их в Европу по частям. Все же треть растений погибла от сырости и мошкары. Астрономические определения географического положения многих пунктов позволили создать первую карту района Ориноко и Риу-Негру.
В отчетах Гумбольдта содержится множество наблюдений над жизнью, бытом, культурой совершенно неизвестных в то время индейских племен. Он с большой симпатией отзывается об индейцах, считает их народом одаренным, с богатой духовной жизнью. Истинными дикарями Гумбольдт считал не индейцев, а миссионеров и выступал против теории высших и низших рас; индейцев он считал расой, равноценной с европейцами.
10 июля 1800 года, после выздоровления Бонплана, путешественники из Ангостуры через льяносы прибыли в Новую Барселону, где пробыли несколько недель, занимаясь коллекционированием растений и животных. Отсюда они направились в Куману для отдыха и отправки коллекций в Европу. В Кумане Гумбольдт пытался нанять судно, чтобы на нем посетить остров Кубу, но гавань была блокирована английскими военными кораблями. Пришлось на маленьком паруснике переправиться в Новую Барселону и здесь нанять корабль.