Получив разрешение императора, Перовский организовал армию, численностью приблизительно в одну пехотную дивизию (8000 человек) с многочисленными отрядами полурегулярной казацкой и иррегулярной башкирской и киргизской конницы. Для перевозки продовольствия по пустынным степям было собрано пятнадцать тысяч верблюдов. Недостаток воды исключал возможность предпринять экспедицию летом. Поэтому Перовский избрал зимнюю кампанию и выступил из Оренбурга в ноябре 1839 года. Результат известен. Снежные метели и жестокие холода погубили его армию, убили его верблюдов и лошадей и заставили его отступить с огромными потерями. Тем не менее официальная цель похода была достигнута: в то время как Англия до сих пор еще не смогла отомстить за убийство в Бухаре своих послов Стоддарта и Конолли, хан хивинский отпустил на свободу всех русских пленников и отправил в Санкт-Петербург посольство, чтобы просить о мире.
Тогда Перовский принялся за подготовку коммуникационной линии через Киргизскую степь. Не прошло и полутора лет, как уже приступили к работе научные и инженерные экспедиции, которые под военной охраной обследовали всю область к северу от Яксарта (Сыр-Дарьи) и Аральского моря. Были исследованы свойства почвы, наилучшие направления для дорог и самые удобные места для больших колодцев. Эти колодцы бурили или рыли на небольшом расстоянии один от другого и обносили их укреплениями достаточно мощными, чтобы выдержать любое нападение кочевников, и достаточно обширными, чтобы вместить значительные запасы продовольствия. Карабулак на Оксусе и Иргиз на реке того же названия служили центральными пунктами защиты в южной части Киргизской степи; между ними и городами на реке Урал вдоль дорог были сооружены форты меньшего размера, а также колодцы на расстояний десяти или двенадцати [В «Free Press» вместо «двенадцати» напечатано «двадцати». Ред.] миль друг от друга.
Следующий шаг был сделан в 1847 г., когда был воздвигнут форт на реке Сыр-Дарье приблизительно в 45 милях от ее устья; этот форт был назван — Аральское. В нем мог разместиться гарнизон численностью в один батальон и даже больше. Аральское весьма скоро сделалось центром обширной русской земледельческой колонии, раскинувшейся в нижнем течении реки и по прилегающим берегам Аральского моря, и тогда Россия формально завладела всей территорией к северу от этого моря и от дельты Сыр-Дарьи. В 1848 и 1849 гг. море было впервые тщательно исследовано; была открыта новая группа островов, и они тут же были отведены под главную стоянку аральской пароходной флотилии, к созданию которой приступили немедленно. На острове против устья Сыр-Дарьи был воздвигнут другой форт, и в то же время была еще более усилена и закончена коммуникационная линия между Оренбургом и Аральским морем.
Перовский, который в 1842 г. оставил свою должность командующего оренбургскими войсками, теперь снова вернулся на свой пост и весной 1853 г. двинулся с значительными силами к Аральскому. Переход через пустыню был совершен без особых затруднений, после чего армия направилась вверх по Сыр-Дарье, в то время как мелкосидящий пароход сопровождал ее по реке. Подойдя к Ак-Мечети, крепости, расположенной приблизительно в 450 милях вверх по течению реки и принадлежавшей кокандскому хану, русские взяли ее приступом и немедленно превратили в свою собственную крепость, причем так успешно, что когда в декабре того же года кокандская армия напала на нее, нападающие потерпели полное поражение.
В 1854 г., когда внимание Европы было приковано к военным действиям на Дунае и в Крыму, Перовский с 17-тысячной армией двинулся на Хиву от своей новой операционной базы на Сыр-Дарье. Но хан не стал дожидаться его прибытия на Оксус. Он отправил послов в русский лагерь, и они заключили договор, по которому хан Хивы признал верховную власть России, уступил ей право объявления войны и заключения мира, передал ей неограниченную власть над своими подданными, предоставил право устанавливать караванные пути, назначать пошлины и таможенные сборы и регулировать торговлю по всей Хиве на вечные времена. В Хиве водворился русский консул, который, как представитель русского правительства, взял на себя также обязанности верховного арбитра во всех политических делах Хивы.