В первых числах мая 1875 г. И. В. Мушкетов выехал из Ташкента и приступил к исследованию Тянь-Шаньских хребтов. Сначала он отправился вверх по долине р. Чирчик, и, осмотрев здесь месторождение каменного угля, сделал экскурсии по р. Чаткалу до горы Шауриз, что было сопряжено с немалой опасностью. Вот как это описывает сам И. В. Мушкетов: {33} «13-го мая. От дер. Брич-муллы я направился по Чаткалу. Прямо от деревни на восток, версты через 4, дорога врезывается в горы. . . шириной 1 — 2 аршина, лепится по правому склону, левый же склон непроходим. Нужно удивляться тем смельчакам, которые впервые ухитрились проложить тропу при уклоне нередко 70—80°, хотя дорога теперь достаточно выбита, но далеко не настолько, чтобы считаться безопасной, так как с одной стороны в пропасти мчится бурный Чаткал, а с другой высятся неприступные скалы горного известняка, поднимающиеся отвесно на 6000—7000 футов над уровнем реки. . . дорога становится все труднее и часто буквально висит над пропастью в 700 футов глубины, при том крута и камениста, и лошадь едва держится на отполированной поверхности скалы. Наконец мы добрались до моста через Чаткал; это просто две жерди в 1/4 аршина толщины, лежащие концами на груде камней по берегам Чаткала; на жерди набросан хворост, все это ничем не скреплено и только сверху придавлено камнями; ширина моста всего 1 аршин, а длина 3 сажени; внизу такая бурная пропасть, что смотреть страшно; даже привычные киргизы слезают здесь с лошадей».
Перейдя по мосту на правый берег Чаткала, И. В. Мушкетов направился в долину р. Пскема, осмотрев по пути свинцовые месторождения на р. Кок-су. В верховьях Пскема он обследовал (17 мая) месторождение каменного угля Кара-кыз, оказавшееся небольшим по площади и с углем плохого качества. Оттуда через перевал Куль-аму, даже в июне часто непроходимый из-за глубоких снегов, проник в бассейн Чаткала и осмотрел здесь места прежних разведок на золото, медные руды; по перевалу Кара-Бура 26 мая перевалил хр. Таласский Алатау и вышел в бассейн р. Таласа. Посетив вначале несколько речных долин (Куркуреу, Ёакырган и др.), где были известны проявления золота, обследовал возвышенности в районе г. Аулие-Ата и западную часть Киргизского хребта. Затем, вновь выйдя в долину Таласа, он через перевал Утмек в Таласском Алатау проник (18 июня) в долину Сусамыра,. поразившую его своей красотой.
От местных жителей он услышал, что здесь растет трава, по-местному называемая «кургаши», что в переводе означает свинец, от употребления которой гибнут лошади. Зная, что в окрестных горах попадаются свинцовые руды, он допускал, что они могут быть причиной ядовитости этой травы, хотя и не исключал случайного совпадения фактов. Отсюда через перевал Утур в хр. Джумгол-Тау И. В. Мушкетов вышел к долине р. Джунгала и затем к высокогорному озеру Сон-куль (Сонг-кёль), а через перевал Кызарт в хр. Джумгол-Тау — в долину р. Кочкара, где осмотрел месторождения каменной соли.
Миновав перевал Шамы, он оказался на северном склоне Киргизского хребта, где посетил горячие ключи в ущелье Иссык-ата, издавна известные местному населению своими целебными свойствами. Отсюда 3-го июля он пошел на запад — к эксплуатируемому месторождению каменной соли на р. Науруз. Добыча здесь велась беспорядочно. Существующие выработки представляли собой бесформенные ямы, углубленные до 100 м и более. «Ни крепей, ни спусков, ни проветривания; а так как порода, в которой залегает соль, весьма рыхлая, легко размываемая дождевой водой, то случаются частые обвалы и оползни, и жизнь рабочих подвергается постоянной опасности. Даже внешний вид выработок наводит ужас, — писал И. В. Мушкетов, {34} — так что я не решился спуститься в них. Соль такая же нечистая, как на Кочкаре, т. е. с кусочками зеленой глины». Обследовав окрестности г. Токмака, И. В. Мушкетов по Боамскому ущелью, прорезаемому р. Чу, прошел на южный берег озера Иссык-Куль, по нескольким перевалам обследовал хребет Терскей-Алатау, посетил горячие ключи на р. Аксу, совершил экскурсию на лодке вдоль южного берега оз. Иссык-Куль для осмотра якобы остатков затопленного древнего города. Однако наблюдаемые в местности Койсар под водой полосы, принимаемые за cтены зданий, И. В. Мушкетов счел скорее естественного происхождения — результатом чередования известняков с глинами. С оз. Иссык-Куль он, перевалив хребты Кунгей-Алатау и Заилийский Алатау, прибыл в г. Верный (Алма- Ата) .