Un autre résultat de ce voyage fut la découverte par l'explorateur français de l'ancienne route de Coptos à Bérénice pour le commerce de l'Inde.
Du mois de septembre 1819 à la fin de 1822, Cailliaud, accompagné de l'ancien aspirant de marine Letorzec, parcourut toutes les oasis connues à l'est de l'Égypte, et suivit le Nil jusqu'au dixième degré. Parvenu dans son premier voyage à Ouadi-Oulfa, Cailliaud choisit, au second, cette localité comme point de départ.
Une circonstance heureuse allait singulièrement faciliter ses recherches. Ismaïl-Pacha, fils de Méhémet-Ali, venait de recevoir le commandement d'une expédition en Nubie, et il l'accompagna.
Parti de Daraou en novembre 1820, Cailliaud arrivait, le 5 janvier suivant, à Dongola, et il gagnait le mont Barka dans le pays de Chaguy, où l'on remarque une multitude de ruines, de temples, de pyramides et d'autres monuments.
Le nom de Mérawé, que porte cet endroit, avait fait supposer que là se trouvait l'ancienne capitale de l'Éthiopie; Cailliaud devait dissiper cette erreur.
Accompagnant Ismaïl-Pacha comme minéralogiste, au delà de Berber, pour la recherche des mines d'or, l'explorateur français parvint à Chendy. Il alla ensuite, avec Letorzec, fixer la position géographique du confluent de l'Atbara, et, à Assour, non loin du dix-septième degré de latitude, il découvrit les ruines considérables d'une ville antique. C'était Méroé.
Continuant sa route au sud, entre les quinzième et seizième degrés, Cailliaud reconnut ensuite l'embouchure du Bahr-el-Abiad ou Nil Blanc, visita les ruines de Saba, le confluent du Rahad, l'ancien Astosaba, vit Sennaar, le cours du Gologo, le pays du Fazoele et le Toumat, affluent du Nil; enfin il atteignit, avec Ismaïl, le pays de Singué, entre les deux branches du fleuve.
Aucun voyageur n'était encore parvenu, de ce côté, aussi près de l'équateur. Browne s'était arrêté à 16°10´, Bruce à 11°.
On doit à Cailliaud et à Letorzec de nombreuses observations de latitude et de longitude, de précieuses études sur les variations de l'aiguille aimantée, d'inestimables renseignements sur le climat, la température et la nature du sol, en même temps qu'une collection fort intéressante d'animaux et de productions végétales. Enfin, les explorateurs levèrent le plan de tous les monuments situés au delà de la deuxième cataracte.
Les deux Français avaient préludé à ces découvertes par une excursion à l'oasis de Siouah. A la fin de 1819, ils étaient partis de Fayoum avec un petit nombre de compagnons et s'étaient engagés dans le désert de Libye. En quinze jours de marche, après un engagement avec les Arabes, ils étaient parvenus à Siouah, avaient pris toutes les mesures du temple de Jupiter Ammon, et avaient déterminé, comme Browne, sa position astronomique. Cette oasis allait être, quelque temps après, l'objet d'une expédition militaire, pendant laquelle Drovetti devait recueillir de nouveaux documents, très précieux, pour compléter ceux qu'avaient récoltés Cailliaud et Letorzec.