Конечно же, Арсеньеву хотелось, чтобы в экспедиции участвовал и Дерсу Узала. Он послал стрелка Василия Захарова поискать проводника в тайге. Удивительно, но стрелок довольно быстро нашел Дерсу в одной фанзе недалеко от урочища Анучина. В. К. Арсеньев встретил своего друга уже в поезде, когда весь отряд ехал из Хабаровска во Владивосток. Путешественникам повезло: из Владивостока в район экспедиции отправлялись миноносцы «Грозный» и «Бесшумный». Они-то и доставили отряд к заливу Джигит. Новый, 1908 год, экспедиция встретила в «сердце Зауссурийского края». Не раз путешественники терпели голод и лишения, но исследования были успешно проведены в полном объеме. В конце января 1908 года экспедиция вернулась в Хабаровск. Вместе с Арсеньевым в его доме поселился и Дерсу Узала.

«Лесной человек» не смог долго выдержать городскую жизнь и с приходом весны отпросился у своего «капитана» в тайгу. Через две недели после его отъезда В. К. Арсеньев получил телеграмму от своего знакомого — начальника железнодорожной станции Корфовской И. А. Дзюля: «Человек, посланный вами в тайгу, найден убитым». Арсеньев сразу же понял, что речь идет о Дерсу Узала. Он бросился в путь. К сожалению, поезд пришел на станцию поздно, и пришлось переночевать у Дзюля.

Арсеньев так вспоминал день прощания: «Под утро я немного задремал, и тотчас мне приснился странный сон: мы — я и Дерсу — были на каком-то биваке в лесу. Дерсу увязывал свою котомку и собирался куда-то итти, я уговаривал его остаться со мною. Когда все было готово, он сказал, что идет к жене, и вслед за этим быстро направился к лесу. Мне стало страшно; я побежал за ним и запутался в багульнике. Появились пятипальчатые листья женьшеня. Они превратились в руки, схватили меня и повалили на землю. Я слабо вскрикнул и сбросил с головы одеяло. Яркий свет ударил мне в глаза. Передо мной стоял И. А. Дзюль и тряс меня за плечо.

Часов в девять утра мы вышли из дому. Был конец марта. Солнышко стояло высоко на небе и посылало на землю яркие лучи. В воздухе чувствовалось еще свежесть ночных заморозков, в особенности в теневых местах, но уже по талому снегу, по воде в ручьях и по веселому, праздничному виду деревьев видно было, что ночной холод никого уже запугать не может. Маленькая тропка повела нас в тайгу. Мы шли по ней долго и почти не говорили между собою. Километра через полтора справа от дорожки я увидел костер и около него три фигуры. В одной из них я узнал полицейского пристава. Двое рабочих копали могилу, а рядом с ней на земле лежало чье-то тело, покрытое рогожей. По знакомой мне обуви на ногах я узнал покойника.

— Дерсу! Дерсу! — невольно вырвалось у меня из груди.

Рабочие удивленно посмотрели на меня. Мне не хотелось при посторонних давать волю своим чувствам; я отошел в сторону, сел на пень и отдался своей печали.

Земля была мерзлой; рабочие оттаивали ее огнем и выбирали то, что можно было захватить лопатой. Минут через пять ко мне подошел пристав. Он имел такой радостный и веселый вид, точно приехал на праздник. Потому ли, что на своей жизни ему много приходилось убирать брошенных трупов, и он привык относиться к этой работе равнодушно, или потому, что хоронили кого-то безвестного «инородца», только по выражению лица его я понял, что особенно заниматься розыском убийц он не будет и намерен ограничиться одним протоколом. Он рассказал мне, что Дерсу нашли мертвым около костра. Судя по обстановке, его, видимо, убили сонным. Грабители искали у него денег и унесли винтовку.

Часа через полтора могила была готова. Рабочие подошли к Дерсу и сняли с него рогожу. Прорвавшийся сквозь густую хвою солнечный луч упал на землю и озарил лицо покойника. Оно почти не изменилось. Раскрытые глаза смотрели в небо; выражение было такое, как будто Дерсу что-то забыл и теперь силился вспомнить. Рабочие перенесли его в могилу и стали засыпать землей.

— Прощай, Дерсу! — сказал я тихо. — В лесу ты родился, в лесу и покончил расчеты с жизнью.»

В 1908 году П.Ф. Унтербергер в третий раз снарядил отряд во главе со штабс-капитаном В.К. Арсеньевым в экспедицию, более масштабную и продолжительную, чем предыдущие, — в северную часть Уссурийского края. Первой в путь отправилась группа Т.А.Николаева. В начале июня 1908 года она села на пароход во Владивостоке, отправляющийся в Императорскую Гавань, чтобы до прибытия основного отряда устроить три промежуточных лагеря с продовольствием: при устье рек Самарги и Ботчи, а также в бухте Андреева. 24 июня покинули Хабаровск и остальные члены экспедиции: В.К.Арсеньев, геолог С.Ф.Гусев, И.А.Дзюль, два казака и шесть стрелков.

В середине сентября 1908 года В.К.Арсеньев и его спутники пришли в Императорскую Гавань. Здесь они смогли отдохнуть после долгого и трудного пути. Но впереди им предстояло еще немало испытаний. 20 января 1909 года отряд Арсеньева совершил подъем на Сихотэ-Алинь, затем по долинам горных рек вышел к Амуру и остановился лагерем в 120 верстах от Хабаровска. Здесь В.К.Арсеньев оставил свой отряд отдохнуть и выехал в город, чтобы доложить о результатах первого этапа экспедиции.

В своем «Предварительном кратком колонизационном отчете о работе экспедиции» исследователь выделил следующие разделы: «План колонизационных работ. Общий обзор районов. Пути сообщения. Климат. Наводнения. Пчеловодство. Скотоводство. Охота и рыболовство». Побыв немного дома и повидавшись с друзьями, В.К.Арсеньев вернулся в тайгу. 16 февраля 1909 года отряд продолжил свой путь к морю. Путешественникам предстояло провести в окрестностях Императорской Гавани еще год. А всего эта экспедиция, маршруты которой Арсеньев описал в своей книге «В горах Сихотэ-Алиня», длилась 19 месяцев. 21 января 1910 года общее собрание Приамурского отдела ИРГО постановило назвать экспедиции Арсеньева 1908–1910 гг. Юбилейными — в честь 50-летия подписания Айгунского договора и присоединения Приамурского края к России.

В октябре 1910 года штабс-капитан Арсеньев повез солдат, уволившихся в запас, в Сызрань. С собой он взял все коллекции, собранные в последних экспедициях. Закончив в Сызрани служебные дела, путешественник выехал в Санкт-Петербург, отправив туда и ящики с коллекциями. 5 января 1911 года он побывал на заседании отделения этнографии Русского географического общества и познакомился со многими исследователями, интересующимися жизнью инородцев: В.В.Радловым, Д.А.Клеменцом, Ю.М.Шокальским, П.П.Семеновым-Тян-Шанским, С.Ф.Ольденбургом и П.К.Козловым. Свою коллекцию, прибывшую из Сызрани, В.К.Арсеньев показал на Общероссийской этнографической выставке, которая открылась в Русском музее. 25 февраля он выступил в отделении этнографии ИРГО с докладом «Китайцы в Уссурийском крае». На другой день в Офицерском собрании на Литейном проспекте перед членами Разряда военной археологии и Русского военно-исторического общества исследователь сделал сообщение о древнейшей истории Уссурийского края. 18 марта он выступил в ИРГО с новым докладом «Орочи — удэге».

Из Петербурга В.К.Арсеньева вызвал срочной телеграммой новый генерал-губернатор Приамурского края Н.Л.Гондатти, сменивший на этом посту П.Ф.Унтербергера. Уходя в отставку, тот сделал путешественнику неплохой подарок: он добился разрешения у царя, чтобы штабс-капитан Арсеньев мог совершать путешествия вне зависимости от службы.

Возвращаясь из Санкт-Петербурга, В.К.Арсеньев заехал в Москву повидаться с родителями. К тому времени его отец занимал должность начальника Московской окружной железной дороги. С собой на Дальний Восток Владимир Клавдиевич взял младшего брата Александра, недавно закончившего Межевый институт.