Неустанно думая об их защите, помощи им, Н. Н. Миклухо-Маклай в то же время продолжал свои научные искания в области подлинной первобытной культуры, разных ее видоизменений от расовых смешений и под влиянием воздействия на нее европейской цивилизации Он задался целью изучить антропологически всю меланезийскую группу в которую входят и папуасы. Курчавые волосы папуасов, в отличие от прямых волос малайцев, полинезийцев и микронезийцев, строение черепа, цвет кожи, рост и прочие антропологические признаки подверглись тщательному изучению Н. Н. Миклухо-Маклаем. Встретив в литературе указание на то, что у папуасов волосы растут не сплошь по всей голове, а пучками, оставляя голые безволосые пятна, Н. Н. Миклухо-Маклай решил проверить это указание, на основе которого противники принципа единства всего человеческого рода доказывали, что папуасы — «низшая раса», совершенно исключающая вероятность поднятия их уровня развития до европейского. В результате тщательных наблюдений над характером роста волос у папуасов Н. Н. Миклухо-Маклай говорит: «Я убедился положительно, что у папуасов ни в каком возрасте особенной пучкообразной группировки волос не существует».
Тщательные антропологические искания Н. Н. Миклухо-Маклая были причиной его многочисленных путешествий по островам Тихого океана, материалы которых, даже в виде дневников, составили бы многотомное издание. Среди этих путешествий особенно замечательно знаменитое путешествие Н. Н. Миклухо-Маклая по Малайскому полуострову. Дневник первого путешествия (22/XI 1874 г. — 2/II 1875 г.) напечатан в русском издании Академией наук СССР. Это путешествие было связано с необыкновенными трудностями и огромными лишениями, но оно прославило имя Миклухо-Маклая по всему Индийскому и Тихому океанам. Н. Н. Миклухо-Маклай, делавший отличные зарисовки во всех своих путешествиях, оставил и от малайского путешествия много оригинальных зарисовок голов, фигур, построек и многого другого.
После своих утомительных путешествий Н. Н. Миклухо-Маклай неоднократно приезжал в Сидней на отдых. Здесь он в 1884 г. женился на Маргарите Робертсон; от этого брака он имел двух сыновей: Александра-Нильса и Владимира-Оллана. В мае 1887 г., совсем больной, Н. Н. Миклухо-Маклай с женой и детьми приехал из Сиднея в Петербург. Здесь он и умер на 42-м году жизни 14 апреля 1888 г.
Дневники и отчеты о путешествиях, научных наблюдениях и лабораторных биологических исследованиях Н. Н. Миклухо-Маклая, его антропологические и этнологические коллекции являются богатейшим научным кладом, который ждет еще полного своего раскрытия: наследство Н. Н. Миклухо-Маклая еще даже не опубликовано полностью. Сам он успел опубликовать 76 работ, принесших ему широкую известность. Н. Н. Миклухо-Маклай был человеком большого научного кругозора, человеком большой идеи о правде и справедливости в царстве единого человеческого рода. Все привлекательно в Н. Н. Миклухо-Маклае как ученом: и научная страсть, и размах маршрутов, и высоконаучное понимание первобытной культуры, как ранней стадии умственного и духовного развития человечества, через которую проходили все народы мира, и исключительно честное отношение Н. Н. Миклухо-Маклая к этим народам-детям. Но в детски-наивный мир жителей островов Тихого океана ворвалась из Европы «цивилизация». Н. Н. Миклухо-Маклай глубоко осознал это трагическое столкновение. «Цивилизованные» коммерсанты, торговцы невольниками и прочие эксплуататоры и угнетатели уничтожали последние следы человеческого достоинства папуасов и других «дикарей», безжалостно истребляли их, навсегда разрушали стройный и цельный мир их первобытной культуры, лишая науку возможности вскрыть тайны ранней стадии человеческой цивилизации.
Н. Н. Миклухо-Маклай стремился предпринять ряд решительных действий, чтобы сохранить хотя бы папуасов берега Маклая до более благоприятного будущего, в которое он верил и не мог не верить. Н. Н. Миклухо-Маклай обратился к императору Александру III с просьбой взять берег Маклая под державный протекторат России и защитить папуасов от эксплуатации торговцев и угнетателей. Царь приказал образовать по этому делу специальный комитет. Комитет, однако, отказал Маклаю в его ходатайстве. Тогда он обратился к русской интеллигенции, еще не забывшей утопического «хождения в народ». Ее он призывал на Новую Гвинею создать добровольную колонию и быть среди папуасов честными и благодетельными носителями светлой человеческой культуры.
Мечты истинного энтузиаста науки, отдавшего жизнь идее равенства, свободы и дружбы народов, не могли быть осуществлены в условиях человеконенавистнического капиталистического общества.