Limassa Humboldt sai kuulla, että Baudin olikin lähtenyt Tyynelle merelle Hyväntoivon niemen tietä ja että ranskalaista retkikuntaa siis oli turha odottaa. Hän muutti sen vuoksi matkasuunnitelmaansa ja päätti lähteä Mexicoon, edistyneimpään Espanjan kaikista siirtomaista. Joulukuun alussa molemmat oppineet astuivat laivaan, purjehtivat ensin Guayaquiliin, jossa he matkustelivat rannikkopaikoissa, määräten tähtitieteellisesti niiden aseman. Paikanmääräyksiä Humboldt oli tehnyt koko matkallakin, missä se suinkin oli ollut mahdollista. Maaliskuun lopulla v. 1803 purjelaiva tutkijoineen saapui Mexicon Acapulcoon.
Humboldt Mexicossa.
Mexicossa avautui jälleen mitä suurin tutkimusala ja Humboldt käytti sitä hyväkseen niin runsaassa määrässä, että hän saattoi tulostensa nojalla kirjoittaa maasta laajan teoksen. Tämä sisältää paljon tärkeitä kansantaloudellisiakin tietoja, joita Humboldt saattoi vapaasti koota viranomaisten välityksellä. Tulivuorista Humboldt täällä tutki pienen mutta rajun Jorullon ja Tolucan, mutta Popocatepetlille ja Iztaccihuatlille, jotka kohoavat aivan lähellä pääkaupunkia, hän ei noussut. Hän tyytyi määräämään niiden korkeuden trigonometrisesti. Mutta Cofre-vuorelle Humboldt nousi paksusta, äsken sataneesta lumesta huolimatta, ja sen kukkulalta, joka kohoo 1300 jalkaa yli Teneriffan Picon, oli mitä laajin ja vaihtelevin näköala yli Pueblan-lakeuden ja Mexicon cordillerien itäisten rinteitten laajoine ambrapuu-metsineen ja sananjalkapuineen. Aina merelle saakka kantoi katse.
Aztekkien kielestä, lukujärjestelmästä ja kalenteristakin Humboldt sai kootuksi laajoja tietoja ja Bonpland sai suuret aarteet uusia kasveja.
Maaliskuun alussa 1804 molemmat oppineet taas jatkoivat matkaansa, purjehtien Cubaan ja viipyen Havanassa seitsemän viikkoa. Humboldt siellä kokosi ainekset samanlaiseen teokseen Cubasta kuin hän oli Mexicostakin suunnitellut. Yhdysvalloissa presidentti Jefferson otti tutkijat mitä ystävällisimmin vastaan. Mutta kuusi viikkoa he vain ennättivät viipyä unionissa. Noustuaan Delawaressa laivaan heinäk. 9 p. 1804 he 1 p. elok. saapuivat Garonnen suuhun.
Humboldtia ja Bonplandia oli Euroopassa jo luultu aikoja sitten kuolleiksi. Sitä suurempaa huomiota herätti nyt heidän paluunsa ja äärettömän runsaat kokoelmansa, jotka käsittivät 6000 enimmäkseen uutta kasvia. Humboldt oli Pariisissa suuresti suosittu ja häntä juhlittiin nyt mitä innokkaimmin. Ranskan etevimmät erikoistutkijat riensivät käsittelemään tuotuja kokoelmia ja avustamaan suurenmoisen matkakertomuksen julkaisemista. Kaikkiaan sitä ilmestyi kolmekymmentä suurikokoista hienosti kuvitettua osaa ja sitä painettiin parikymmentä vuotta. Täydellinen laitos arvosteltiin 9—10.000 frangin arvoiseksi. Kustantajat eivät sen vuoksi olisikaan voineet julkaista tätä jättiläisteosta kokonaisena, ellei Humboldt olisi uhrannut painatukseen omiakin varojaan, melkein kaikki, mitä hänellä enää oli.
Humboldtista tuli tämän matkan kautta Euroopan kuuluisimpia tiedemiehiä, ja monella tavalla hän sen jälkeenkin lisäsi mainettaan ja ansioitaan. Bonpland sai tyytyä vaatimattomampaan osaan. Napoleonin ensimmäinen puoliso otti hänet kasvihuoneidensa hoitajaksi, mutta Napoleonin kukistuttua hän menetti tämän paikan ja muutti sitten kokonaan Uuteen maailmaan, jossa häntä vielä odotti pitkä vaiherikas elämä. Ottaen mukaansa Euroopan kasveja hän v. 1816 matkusti Buenos Airesiin, jossa hän sai luonnontieteiden professorin viran. Tästä toimesta hän kuitenkin pian luopui lähteäkseen uudelleen tutkimusretkille Etelä-Amerikan sisäosiin. V. 1821 hän Boliviassa vangittiin Paraguayn diktaattorin Francian käskystä ja menetti vapautensa kymmeneksi vuodeksi. Hän palasi v. 1837 takaisin Argentiinaan, jossa hän v. 1858 kuoli lähes 85 vuoden ikäisenä.
Humboldtin myöhempi elämä johti hänet kunnian kukkuloille. Preussin kuninkaan kutsusta hän muutti Berliiniin pysyvästi asumaan, ottaen siellä monella tavalla osaa julkiseen elämään valtiomiehenä, seuramiehenä, esitelmöitsijänä, mutta ennen kaikkea omistaen voimansa mitä laajimmalle tieteelliselle työlle. Vain yhden laajan tutkimusmatkan hän enää saattoi tehdä, tällä kerralla Pohjois-Aasiaan Venäjän keisarin kutsumana ja Venäjän hallituksen kustannuksella. Toukokuussa .1830 hän kahden seuraajan keralla lähti Pietarista matkaan, käyden Jenisseillä saakka, mutta palasi jo marraskuussa takaisin kotimaahansa. Matka oli siis hyvin hätäinen, etenkin huomioon ottaen kulkuneuvojen hitauden, eivätkä tulokset olleet suuret. Tutkimustyöhön riittävä aika lyheni vielä erittäin paljon sen ylenpalttisen juhlimisen kautta, jota kuulu tiedemies seuralaisineen sai matkalla kokea.
Aasian matka.
Matka kävi Moskovan kautta Nishni-Novgorodiin ja Volgaa pitkin aluksella Kasaniin, Kasanista Permin kautta Jekaterinburgiin, josta tutkijat tekivät retkiä Uralin vuoristoon, käyden useissa vuorikaivoksissa. Siellä Humboldt muun muassa ennusti, että sikäläisistä kerroksista vielä löydettäisiin timantteja, ja kävikin niin onnellisesti, että ennustus jonkun ajan kuluttua kävi toteen, vaikk'ei timantteja olekaan löydetty Uralista asiaksi asti.