По количеству отрядов, длительности и обширности программы работ эта экспедиция была наиболее значительной по сравнению с другими академическими экспедициями в Туркмению. Только в первом году маршрутами ее отрядов были охвачены Узбой, Сарыкамышская котловина, Заун-гузье и некоторые другие районы. Э. М. Мурзаев участвовал в полевых работах экспедиции в течение двух лет. Подобно его горным маршрутам во Внутреннем Тянь-Шане каракумские маршруты носили в значительной части не только исследовательский, но и пионерный характер.
Б 1934 году путешественник совершает меридиональное пересечение пустыни от Теджека до Хивы — «по древним караванным путям, воскрешая забытые тропы и откапывая еаброшенные и пустые колодцы». В тот путь проделан в составе Заувгузского отряда, изучавшего наименее известную ко Бремени работ экспедиции часть Каракумской пустыни. В 1985 году полевые работы в Центрально-Каракумском отряде снова связаны со снятием последних «белых пятен» с географической карты. В одном из районов исследований обнаружена у обрыва плоской возвышенности Кшеканкрен-й80 Кыра вторая по глубине впадина на территории СССР — Ахчакая (—81 м).
В 1937 году в составе другой экспедиции — Среднеазиатской — Э. М. Мурзаев заканчивает свои каракумские полевые работы рекогносцировочным географическим обследованием малоизвестных территорий, прилегающих к верхней и средней частям Узбоя. Маршруты и здесь проходят по неизученным ранее местам.
С начала 30-х годов и вплоть до настоящего времени физическая география Средней Азии — одно из основных направлений научной деятельности Э. М. Мурзаева. В начале 50-х годов он продолжил свои среднеазиатские путешествия: побывал снова на Иссык-Куле, впервые увидел Памир, его суровую и величественную природу, совершил маршруты по Ферганской долине, был в верховьях Амударьи.
Исследователь посвятил Средней Азии многие научные труды. Среди них обобщающая работа «Средняя Азия», выдержавшая три издания (1947, 1957, 1961), а также десятки статей,, главы в коллективных трудах, в том числе, например, в таких капитальных изданиях, как том «Средняя Азия. Физико-географическая характеристика» (1958) и том «Средняя Азия» в серии «Природные условия и естественные ресурсы СССР» (1968), научным редактором которых был также Э. М. Мурзаев.
Со среднеазиатским направлением работ тесно связано и другое — физическая география Центральной Азии. В 1940— 1944 годах ученый ведет полевые исследования в Монгольской Народной Республике.
Академия наук СССР издавна имеет прочные систематические контакты с научными учреждениями братской Монголии. Участие советских ученых в исследованиях природы этой страны — одна из форм этих контактов, помогающих в творческой научной работе монгольским друзьям. Географические исследования природы Центральной Азии продолжают на новой основе и славную традицию отечественной науки, заложенную знаменитыми русскими путешественниками в историческом прошлом.
Общая протяженность маршрутов Мурзаева по Монголии в течение четырех лет — 28 тысяч километров. Не приводя здесь перечня этих маршрутов по отдельным годам, скажем лишь, что ими были охвачены различные районы страны, основные типы ее природных ландшафтов. Путешественник проводил изыскания в Гоби и на высоких равнинах Восточной Монголии, в котловине Больших озер и в горных районах — Монгольском Алтае, Хэнтэе, Хангае.
В экспедициях были собраны материалы, позволяющие 391 охарактеризовать не только те или иные районы, географические объекты, отдельные типы ландшафтов, но и природу страны в целом — физическую географию всей Монгольской Народной Республики. Научные результаты монгольских исследований Э. М. Мурзаева — это путевые отчеты, статьи, карты и книги. Основной итог — монография «Монгольская Народная Республика. Физико-географическое описание». Этот труд, опубликованный в 1948 году, был удостоен Государственной премии СССР и в дополненном виде повторно публиковался в Советском Союзе и за рубежом. Конечно, создание такого труда потребовало наряду с использованием материалов, накопленных в собственных экспедициях, тщательного, всестороннего анализа совокупности всех прежних работ — описаний путешествий, различного рода специальных исследований.