Казалось, все самое трудное уже позади, но не тут-то было. Вскоре Валиханов обнаружил, что каждый его шаг по городу отслеживается агентами местной полиции. Стараясь отклонить подозрения, поручик вел себя как заправский купец. Он заключал торговые сделки, закупал товары, при этом ни на минуту не забывая о своей главной работе. «Что касается до моих действий, – писал он впоследствии, – то я во время пребывания в Кашгаре старался всеми мерами собрать возможно (более) точные сведения о крае, особенно о политическом состоянии Малой Бухарин, для чего заводил знакомства с лицами всех наций, сословий и партий, и сведения, полученные от одного, сверял с показаниями другого; сверх того я имел случай приобрести несколько исторических книг, относящихся к периоду владычества ходжей, и пользовался дружбой ученых ахундов… Имея постоянные и короткие сношения с кокандцами, я получил много данных о состоянии этого ханства и особенно о последних событиях, имевших последствием падение хана Худояра».
Пренебрегая опасностью, Валиханов провел в Кашгаре почти полгода. В феврале 1859 года он решил, что пришла пора возвращаться, тем более что в связи с подготовкой нового восстания ходжей в городе стало неспокойно. Ночью по городу разъезжали китайские патрули, были усилены караулы у городских ворот, подступы к Кашгару охраняли сторожевые отряды. К тому же английские агенты пустили слух, что среди казахских купцов есть русский агент, а это уже было смертельно опасно.
11 марта Валиханов распрощался со своей временной женой и отправился в обратный путь. 12 апреля 1859 года он вернулся в укрепление Верный с «богатым запасом интересных сведений о Кашгаре».
Таким образом, вся поездка в Кашгар заняла около полутора лет, из них год поручик находился на нелегальном положении. В изнурительном труде и скитаниях Валиханов подорвал свое здоровье и заболел тяжелой формой туберкулеза. Кроме этого, перенесенный стресс сказался на его психике, и, добравшись до Верного, Валиханов стал много пить. Учитывая и так слабое здоровье, последствия этого были самые печальные.
В июле Валиханов был уже в Омске, откуда отправил отчетные бумаги в Петербург, ставшие основой для выстраивания на ближайшие годы нашей политики с Китаем и организации торговли с Западным Китаем. Особое значение имел вывод Валиханова, что установление прямых торговых отношений между Россией и Кашгаром ослабит торговое и политическое влияние Кокандского ханства в южной части Синьцзяна, «ибо снабжение и продовольствие края скотом будет зависеть от нас; чайная торговля может перейти в наши руки, и Азия будет получать его (т. е. чай) от наших купцов… Выгодный сбыт наших товаров в этой стране несомненен». В свою очередь, Россия могла получать из Кашгара интересующие ее хлопок, шелк, пух и грубую ткань – дабу.
«Хотя производительные силы страны еще не развиты, – докладывал Валиханов, подразумевая Кашгар, – но вследствие требований могут принять более обширные размеры, например, хлопчатая бумага и шелк, которые, как говорят, лучше качеством, чем среднеазиатские сорта этих продуктов».
Авторитетное суждение Валиханова способствовало к установлению непосредственных экономических связей с Синьцзяном, суливших большую выгоду. Важным было и то, что, в отличие от Англии, торговых привилегий Россия рассчитывала добиться исключительно мирным путем и без политического шантажа.
13 июля генерал-губернатор Западной Сибири Гасфорд сообщил военному министру Сухозанету, что «караван, посланный в мае минувшего года в Кашгар, закончив успешно свои торговые дела, возвратился в Семипалатинск. Вместе с тем прибыл в город Омск и находившийся при этом караване поручик султан Чокан Валиханов». В Омске Валиханов находился до глубокой осени 1859 года, работая над отчетом, который затем отправил в департамент Генерального штаба. В докладе на имя императора начальник Генерального штаба отметил, что «это в высшей мере любопытный и полезный труд, из которого выписка при сем прилагается». Интересно, что Валиханов привез из Кашгара ряд уникальных восточных рукописей, коллекцию старинных монет и горных пород, образцы нефрита, гербарии и многое другое. В Омске Чокан снова встретился с Федором Достоевским, возвращавшимся из Семипалатинска в Тверь.
В 1860 году Валиханов прибыл в Петербург, где сделал доклад в Географическом обществе. Итоги работы Валиханова в Кашгарии были оценены достаточно высоко. Его произвели в штабс-ротмистры и наградили орденом Владимира 4-й степени.