探險隊穿越北部山地、沙漠，經過毛目到達新疆巴裏坤。斯坦因受到該城長官熱情接待。長官可愛、有學問，完全是潘震的翻版，隻不過年輕許多。他對斯坦因發現的敦煌文物很感興趣，並詳細介紹古城周圍遺址情況。
斯坦因從他那裏了解一些他潘震的情況。
潘震在那場風暴前被清朝任命為新疆布政史，未就，革命中，曾經有謠言說他被處死，但是，後來人們發現他出現在烏魯木齊，當了新疆省國稅廳籌備處處長兼審計處處長，接著就任財政廳廳長。清末民初，有些官吏因為犯法或虧欠公款，被省政府收繳不少器物服飾，前後積累，數目可觀，這批東西拍賣沒人要，久存庫中就變壞。潘震發行一種“公益票”，每張售銀一兩，中彩的人就以庫中物品為獎。總共發行三次，把庫中的藏品處理完，這為他贏得了好名聲。斯坦因決定在吐魯番考察結束後就去到烏魯木齊拜訪他。
吐魯番盆地是他神往已久的地方，這裏的地理和曆史都使他著迷，很早，他就投入大量精力進行研究。從地理上來說，盆地低於海平麵，土地肥沃，雖然幹旱，但依靠“坎兒井”灌溉，很富庶。盆地與準噶爾草原之間僅有一些山地相隔，遊牧、定居兩種民族自古以來就有各種聯係，這為吐魯番文化的融合與發展提供契機。玄奘去印度時曾經被高昌王軟禁，但是，他用絕食的和平方式戰勝高昌王的意誌。吐魯番盆地曾經屬於回鶻人建立的帝國，那時，敦煌、甘州都在回鶻帝國版圖之中。回鶻人與蒙古帝國保持密切聯係，這樣，佛教和摩尼教以及千百年來由印度、波斯、中國內地傳來的文學和藝術成分在吐魯番綠洲得以保留下來，直到四、五個世紀前改信伊斯蘭教。
斯坦因開始考察木頭溝遺址。他想將洞窟寺廟中的所有精美壁畫裝箱帶走，在這之前，柯勒搬走一部分。據說那些身在柏林的壁畫遭到螞蟻、老鼠破壞，啃掉了用於加固泥灰的厚膠和泥灰中的草。斯坦因相信傳言可信，因為從現場剩下的壁畫來看，他們當初在剝取壁畫時非常粗糙，甚至可以說是野蠻破壞。如果再不把剩下的壁畫弄走，幾年內將損失殆盡。
同時，他把注意力投向唐代阿斯塔那古墓群。出土文物證明，這裏埋葬人的大多生活在公元七世紀，就是唐朝開始對西域實施統治的時候。中國人習慣把死者最珍愛的物品殉葬，所以，古墓裏的物品就更有意義。纏裹屍體的各類紡織物中，最多的是刺繡和錦緞，圖案屬於波斯、拜占庭風格。顯然，這是唐朝絲綢生產者為了銷路才這樣投其所好。
墓地裏還有各種形態逼真生動的泥塑。
就在他小心翼翼開展工作時，吐魯番長官派人轉達烏魯木齊政府意見，他們不喜歡斯坦因在這裏挖掘。近幾年來，中國因為革命而使人們對於褻瀆死者的事情滿不在乎，這些墳墓隻引起當地尋找古董者的注意，但由於迷信心理作祟，不能像斯坦因那樣無拘無束。沒想到，中國當局幹涉了。他敏感地認識到，必須盡快通過潘震消除來自官方幹擾。他安排好考察工作，即刻前往烏魯木齊去協調。
這次相見，潘震仍然表現了以往的熱忱，對斯坦因執著科學考察的精神讚賞有加。在他的斡旋下，本來對斯坦因極其反感的楊增新和外交顧問張紹伯維持表麵禮儀，在招待會上沒有提出考察之事。楊增新大談國際形勢，尤其對日本極其蔑視：“小日本就像烏龜，縮著頭還能過活，隻要一伸出頭來，就挨打！他們以為在甲午海戰中占了便宜，其實，那是中國不願落個大國欺負小國的名聲，中國是君子之國，從來不恃強淩弱！”
斯坦因對他的理論不感興趣，但是，為了能在以後的考察中不受阻撓，便做出很欣賞他觀點的姿態。吐魯番的考察繼續進行著。
斯坦因為防萬一，特派唐古特率領由45匹駱駝組成的運輸隊將141箱文物運往喀什中國花園。他打算帶領剩餘人員打算去高昌古城，但在出發前受到烏魯木齊當局詢問，拒絕他前往那裏考察。
斯坦因氣憤地說：“那裏隻不過是些倒塌的房屋，難道楊增新還想作為軍事重地嗎？”
三月底，所有隊伍彙合在喀什。馬繼業度假去了，代理領事賽克斯接待。
斯坦因花一個月時間重新裝箱打包。
這次考察所獲文物兩倍於上次，有182箱。