1900
májusában indult el
kasmíri táborából Gilgiten keresztül
a Hindukusban található Hunza fejedelemség
felé. Június végén, a Kilik-hágón átkelve jutott kínai
földre a Tagdumbas Pamíron át. Keleti irányban
leereszkedve Taskurgán felé alkalma nyílt tanulmányozni
Szaríkol ősi topográfiáját, s beazonosítani olyan helyeket,
amelyeket a 649-ben erre járt nagy kínai zarándok, Xuanzang is említett
munkájában. Stein Xuanzangot később „védőszentjeként” emlegette,
hiszen belső-ázsiai expedíciói során a 7. századi buddhista szerzetes
nyomdokain járt, aki Belső-Ázsián át utazott Indiába, majd ugyanezen
az úton buddhista könyvekkel megrakodva tért vissza hazájába.
Stein az expedíció elején Ilcsiben, a khotani kerület fővárosában az
ókori kéziratok hamisításának nyomára
bukkant. Ezt követően megkezdte ásatásait a sivatagban, majd
térképészeti felvételeket készített a Kunlun
hegységben. A feltárt régészeti lelőhelyek Jótkan, Dandán-Uilik, Nija,
Ravak és Endere voltak.
1900 májusában Osban (Fergána) ért véget több mint 3000 mérföldes
gyalog és lóháton megtett útja. Ezután
Oroszországon keresztül tért vissza Európába.
Első expedíciójáról készített népszerű útleírása, a Sand-buried Ruins of Khotan 1903-ban, az expedíció részletes tudományos feldolgozása, a két kötetes Ancient Khotan 1907-ben jelent meg.