Pitkälliset vastahakoisuudet, joista tauti ei ollut vähimpiä, pidättivät tämän jälkeen Livingstonea kauan yhdessä kohden Udshidshissa. Hän oli sinne saapunut sairaana palvelijoittensa kantamana. Arapialaiset olivat jos jollakin tavalla koettaneet kiskoa häneltä hänen viimeisiäkin varojansa, joita hän koki kaikin tavoin säästää voidaksensa tarkemmin tutkia Tanganjikan ympäryksiä. Tällä alalla hän kirjoitteli monta kirjettä ystävillensä Englannissa, ja vaikka moni luuli Livingstonen jo kuolleeksi, oli kuitenkin maatieteellinen seura vakuutettu siitä, että hän oli elossa, ja että Musan viekas kertomus oli perätön valhe.
Kesäkuun lopulla 1869 lähtikin Livingstone Tanganjikan poikki sen länsipuolella olevaan maahan Uguhhaan uusille tutkimuksille, joiden seurauksena oli, että hän löysi siihen saakka tuntemattoman ison järven, jonka Moero-järvestä tuleva Lualaba-virta yhdistää samaan vesijaksoon, minkä hän sitä ennen oli löytänyt ja saattanut Eurooppalaisille tunnetuksi. Muutamain kauppiasten seurassa kulki Livingstone Tanganjikan rantamailta länttä kohden ja tuli Bambarre nimiseen kauppapaikkaan, Manjuema nimisessä maassa. Liki puolen vuotta täytyi hänen täällä viipyä, sillä hän sai jalkoihinsa ajoksia, joista vuoti veristä märkää kun hän astui. Päästyänsä näistä tuskista hän jatkoi matkaansa ja tuli silloin leveän virran luo, joka mutkitteli milloin pohjoista milloin länttä kohden ja joskus eteläänkin. Sen leveys oli paikoin yksi paikoin kolme Engl. peninkulmaa. Erinomaisella kärsivällisyydellä seurasi hän virran kaikkia mutkia kunnes hän näki sen laskevan pitkään ja kapeaan Kamolondo-järveen. Hän kääntyi sitte takaisin eteläänpäin samaa virtaa myöten, kunnes hän tuli samaan paikkaan, jossa hän oli nähnyt Luapula-virran laskeuvan Moero-järveen.
Tämän järven ympäristöä kuvaa Livingstone erinomaisen kauniiksi. Järveä ympäröi kaikilla puolilla korkeat vuoret, joiden rinteet ovat huippuun saakka runsaimman kasvullisuuden peitteessä. Kovan kosken pauhinalla rientää virta järvestä syvän ja ahtaan vuorisolan kautta, mutta päästyänsä ulommaksi se laajenee ja tyyntyy hiljaisempaan juoksuun, ensin tehden ison mutkan länttä ja lounatta kohden ja sitte pohjoiseen päin kunnes se laskee Komolondo-järveen. Maan asukkaat nimittävät virtaa Lualabaksi, mutta eroittaaksensa sen muista samannimisistä vesistä on Livingstone nimittänyt sen Webbin virraksi erään hyvin rikkaan Englantilaisen muistoksi, joka oli Livingstonen vanhimpia ja parhaimpia ystäviä, Komolondo-järvestä lounaasen päin on toinen suuri järvi, joka Lomame-virran kautta laskee vetensä Lualabaan. Livingstone nimitti tämän järven Lincoln-järveksi, Pohjois-Amerikan Yhdysvaltain murhatun presidentin Lincoln'in muistoksi. Lukijamme tietänee, että presidentti Aaprahami Lincoln vainaja oli se, joka lakkautti orjuuden kotomaassansa ja siten vapautti häpeällisestä ikeestä 4 miljoonaa neekeriä. Hänen ihmisrakkaudesta hehkuvasta mestarillisesta puheestansa, jonka hän piti astuessaan virkaansa, ja jossa hän selitti ne syyt, joihin nojaten hän oli julistanut orjat vapaiksi kotomaassansa, oli Livingstone Englannissa kuullut osan luettavan ja oli siitä erittäin suuresti innostunut. Tätä muistellessaan päätti Livingstone nimittää löytämänsä järven sen miehen nimellä, jonka jalot toimet ansaitsevat kaikkien rehellisten ja totuutta rakastavien ihmisten suurinta kunnioitusta, ja on siten Lincolnin muistolle pystyttänyt muistopatsaan, joka on pysyväisempi kuin mitkään kiviset tai metalliset muistopatsaat.
Livingstone seurasi Lualaba-virtaa pohjoiseen päin ja näki siihen yhtyvän sangen monta muutakin virtaa, joista hän merkiksi ainoastaan tärkeimmät karttaansa. Hän saapui viimein Nyangve-nimiseen paikkaan, jossa sanottiin, että siitä pohjoiseenpäin on järvi, johon Lualaba laskee; mutta kova sairaus esti häntä jatkamasta matkaansa, ja hänen täytyi vastoin innokasta haluansa lähteä paluumatkalle Udshidshiin, johon oli hyvin pitkä matka. Sinne hän saapui kantotuolissa melkein vähissä hengin, uupuneena ja kärsien kaikellaisia puutteita.
Pitkä aika kului sen jälkeen ilman että Livingstonesta saapui minkäänlaista sanomaa Eurooppaan ja moni arveli jo häntä kuolleeksi. Jo ruvettiin tuumailemaan retkikunnan lähettämistä häntä etsimään, kun Englannin konsuli Sansibarissa, tohtori Kirk, joka oli ollut Livingstonen seurueessa hänen toisella matkallansa Sambesin alavarrella, sai maaliskuussa 1871 kirjeen kahdelta arapialaiselta kauppiaalta, ilmoituksella, että kristitty matkustaja oli loka- tai marraskuussa edellisenä vuonna ollut arapialaisen kauppiaan Mohammed ben Garbin tykönä Monakoso-nimisessä paikassa Tanganjikan länsipuolella ja että hänellä oli vaan muutamia palvelijoita luonansa ja kärsi suurta puutetta.
Kun tämä tieto tuli Eurooppaan, jossa Livingstonen viimeiset tutkimus- ja löytömatkat olivat vetäneet hyvin suuren huomion puoleensa, ruvettiin heti varustamaan retkikuntaa, joka veisi hänelle apua, ja sitä varten koottiin suuria rahasummia. Luutnanttien Dawsonin ja Henn'in sekä Livingstonen pojan Oswaldin johdolla lähti retkikunta Englannista helmikuussa 1872 ja tuli pian Sansibariin, mutta täällä heitä kohtasi se uutinen, että heidän aikomuksensa oli jo eräs toinen mies ennättänyt täyttää, nimittäin Amerikkalainen Henry Morton Stanley.
Stanley oli New-Yorkissa ilmestyvän suuren sanomalehden New-York Herald'in palveluksessa oleva reporteri, eli matkustavainen uutisten urkkija. Mainitun sanomalehden omistaja James Gordon Bennett oli Pariisissa silloin kun sanoma Livingstonen hädän-alaisesta tilasta oli saapunut Eurooppaan. Hän päätti silloin lähettää lehden kustannuksella Stanleyn Livingstonelle apua viemään, ja hankkimaan tietoa oliko Livingstone enää hengissäkään. Stanley oli silloin Espanjassa, jossa Karlistalaissota riehui paraikaa, ja saatuansa sähkösanomalla kutsumuksen tulla Pariisiin, tuli hän sinne ja lähti heti taas sanomalehden kustannuksella matkalle toisaanne. Ennenkun hänen piti Livingstonea lähteä etsimään, piti hänen kuitenkin ensin käydä useassa paikoin Etelä-Euroopassa ja Aasiassa, ja viimein Intian kautta lähteä Afrikan itärannikolle sieltä tunkeutuaksensa sisämaahan kunnes hän löytäisi Livingstonen. Kaikki nämä retket toimitti Stanley ja kuljettuansa satoja peninkulmia Eurooppalaisille ennen tuntemattomia teitä saapui hän vihdoin marraskuussa 1871 Udshidshiin, jossa hän tapasi Livingstonen sairaana ja kärsien paljon puutetta. Sansibarista lähdettyänsä oli Stanleytä kohdannut kaikellaisia vastahakoisuuksia, niin että hänen täytyi taistella milloin rosvoavia maan asukkaita, milloin nälkää ja omia kapinallisia seuralaisiansa sekä tautia vastaan ja viipyi siten matkallansa rantamaalta Tanganjikan itärannalle saakka 236 päivää.
Kun Stanley tapasi Livingstonen, oli tämä sairaana ja kaiken puutteessa, mutta sillä hoidolla, jota Stanley hänelle antoi, sekä sen avun kautta, jonka hän nyt sai, virkistyi Livingstonen ruumiillinen ja hengellinen voima niin suuressa määrässä, että hän taas ryhtyi tutkimuksiansa jatkamaan. Yhdessä Stanleyn kanssa kulki hän venheillä pitkältä Tanganjika-järven pohjoista ja läntistä rantaa pitkin etsien jotakin tästä järvestä muihin vesiin johdattavaa virtaa. Sellaista virtaa he eivät kuitenkaan löytäneet. Päinvastoin tulivat Livingstone ja Stanley huomaamaan, että Tanganjikasta ei lähtenyt pohjoiseenpäin mitään virtaa, vaan että siihen laski Rusisi. Stanley vietti Livingstonen tykönä joulun ja vielä jonkun aikaa eteenpäin; helmikuussa 1872 lähti Stanley palausmatkalle ja Livingstone seurasi häntä Tabora nimiseen suurempaan kylään, johon Stanley oli tulomatkallansa jättänyt suurimman osan tavaroistansa ja aseistansa. Nämä jätti hän nyt Livingstonelle, joka jäi vielä Afrikaan, ja lähti itse takaisin Sansibariin, palataksensa Englantiin. Sansibarissa Stanley kohtasi sen lähetyskunnan, joka Englannin maatieteellisen seuran toimesta oli lähtemäisillään Afrikan sisämaahan Livingstonelle apua viemään, ja joka siis nyt oli myöhästynyt. Tämän retkikunnan johtajat näkyivät suuresti kadehtivan Stanleyn saavuttamaa kunniaa. Luutnantti Dawson ensin, ja hänen jälkeensä Henn luopuivat retkikunnan päällikkyydestä, ja viimein myöskin Oswald Livingstonekin, hyvin vastahakoisesti, sillä sairaus esti häntä lähtemästä pitkälle matkalle. Stanley kokosi silloin retkikuntaan kuuluvat miehet, ja lähetti heidät erään arapialaisen johdolla menemään Livingstonen luo. Itse hän palasi Englantiin, jossa alussa epäiltiin häntä valhettelijaksi ja petturiksi, jopa väitettiin, ettei hän ollut koskaan Afrikassa käynytkään. Kuitenkin täytyi maatieteellisen seuran jäsenten viimein tunnustaa Stanleyn ansiot Livingstonen auttamisessa ja hän sai Englannin kuningattarelta vastaanottaa kauniin muistolahjan.
Taas kului pitkä aika ilman että oli Livingstonesta saatu mitään varmaa tietoa; mutta v. 1873 alkoi uudelleen kuulua huhuja hänen kuolemastansa, ja kohta saatiin varma tieto, että hän huhtikuun 27 p:nä 1873 oli kuollut Tshitambo nimisen päällikön maassa Bangveolo-järven eteläpuolella olevilla suoperäisillä mailla. Hän oli kauan sairastanut punatautia ja toivoi paranevansa saadakseen jatkaa matkustuksiansa, mutta eräänä aamuna hänen palvelijansa löysivät hänen hengettömänä rukoilevassa asennossa siinä majassa, jossa hän oli sitä ennen asunut.
Hänen uskolliset palvelijansa, joista kaksi, nimeltä Susi ja Chumah, olivat kauimman aikaa pysyneet hänen palveluksessaan, kokivat hänen ruumistansa voidella estääkseen sitä mätänemästä, ja lähtivät viipymättä sitä viemään Sansibariin. Kaikki Livingstonen paperit ja muistoonpanot aivan hänen kuolinpäiväänsä saakka ovat säilyneet ja tulleet Englannin maatieteellisen seuran haltuun.