Исходным пунктом экспедиции снова стал город Ош. Маршрут пролегал по реке Карадарье, через перевал Кугарт, долину реки Нарын, вверх по течению этой реки до Нарынского укрепления, отсюда по реке Ат-Баши и через перевал Таш-Рабат к озеру Чатыркёль. Григорий Ефимович Грумм-Гржимайло, пройдя по восточному побережью этого озера и перейдя через перевал Тоуругарт, спустился в Кашгар, где пробыл несколько дней, приводя в порядок свои коллекции и обследуя местную фауну. Из Кашгара путь экспедиции пролегал через перевал Иркештам, по долине Кызылсу вдоль подножья Заалайского хребта и далее через перевалы Каук, Кичик-Алай и по реке под тем же названием. В Ош Грумм-Гржимайло возвратился в конце августа.
В результате этой экспедиции удалось установить, что лепидоптерологическая фауна Памира и прилегающих к нему областей и фауна Тянь-Шаня имеют существенные различия; а еще памирская фауна близка к фауне пригиндукушских областей. Соответствующий доклад о результатах экспедиции был сделан на очередном заседании Географического общества.
1887 год Григорий Ефимович снова встретил на Памире. На этот раз он решил проникнуть в центр этой высокогорной страны.
В этом путешествии Григория Ефимовича сопровождал его брат Михаил, бывший в то время поручиком 2-й гвардейской артиллерийской бригады. Григорий Ефимович собирал естественноисторические коллекции, этнографический материал и делал метеорологические наблюдения, а брат охотился и проводил топографические съемки.
В начале путешествия братья сразу добились высоких результатов. Им удалось пройти почти весь намеченный маршрут, но когда стали спускаться с одного из хребтов системы Каракорум к реке Аксу, случилось непредвиденное.
На Аксу путешественников нагнал китайский патруль, передавший им распоряжение российского генерального консула в Кашгаре Н.П. Петровского, чтобы экспедиция немедленно оставила Китай и возвращалась на родину.
Такое распоряжение поставило братьев Грумм-Гржимайло в крайне тяжелое положение. Через почти необитаемый Вахан пройти было сложно из-за крайней скудности заканчивающихся продовольственных запасов, оставалось только попытаться пройти через долину Аксу.
17 августа голодные путешественники с трудом добрались до Оша.
Но, несмотря на такие досадные недоразумения, результаты экспедиции были весьма значительны: на протяжении 2000 км пути была произведена съемка в 5-верстном масштабе, были открыты и изучены (по возможности) ледники в верховьях реки Танымас, определены высоты 20 новых пунктов и проверены старые определения…
В 1888 году Г.Е. Грумм-Гржимайло предпринял на собственные средства небольшую поездку на средний Урал, на которую, правда, выделил немного денег и Зоологический музей Академии наук. Цели поездки опять были зоогеогра-фические.
Обследование среднего Урала Григорий Ефимович Грумм-Гржимайло начал с юга от Златоуста, а завершил на широте Ирбита. По приезде все энтомологические коллекции и данные были переданы в Зоологический музей.
В 1889 году состоялась самая продолжительная экспедиция Грумм-Гржимайло — в Центральную Азию (в Пригин-дукушские страны). Первоначально разработанный маршрут встретил поддержку в Географическом обществе, а затем Совет по политическим и иным соображениям предложил Григорию Ефимовичу изменить этот маршрут и вместо юга избрать объектом исследований Тянь-Шань и Нан-Шань.
В состав экспедиции, кроме Григория Ефимовича, входили его брат Михаил, конвой из семи казаков и два переводчика.
Путешествие началось 27 марта 1889 года и длилось 1,5 года. Путешественники вышли из Джаркента, перешли шумную горную речку Хоргос и вскоре достигли города Кульджа, расположенного на реке Или у подножья высокого крутого хребта Боро-Хоро, входящего в горную систему восточного Тянь-Шаня и служащего водоразделом Илийского и Джунгарского бассейнов. Далее экспедиция через перевалы направилась к большому озеру Эби-Нур, откуда снова поднялась в горы; путь продолжался по почти неисследованным областям.
Экспедиция дала блестящие результаты: было проведено много съемок и наблюдений, удалось собрать коллекцию редких млекопитающих, в том числе дикой лошади.
В мае 1891 года Грумм-Гржимайло уехал в Одессу к своему дяде Д.М. Без-Корниловичу. 15 сентября 1891 года Грумм-Гржимайло женился на Евгении Дмитриевне Без-Корнилович, которой еще в студенческие годы обещал вечную дружбу и любовь.