Офервег занялся изучением юго-западных районов Борну, после чего вернулся на берега Чада. Там в сентябре 1852 года тропическая малярия оборвала жизнь и этого участника экспедиции. Его заслуги были впоследствии оценены по достоинству благодаря работам Барта: ведь именно в тех случаях, когда в определении местоположения местностей принимал участие Офервег, координаты этих местностей были указаны правильно. К итогам сахарских исследований экспедиции прибавились новые, исключительно важные для развития географических представлений о внутренних районах Африки открытия. Загадки Чада были в основном разрешены. Это озеро лишь принимало воды рек, впадавших в него на западе и юге. Ни одна река не вытекала из Чада. Кочующие берега (выражение Барта) объяснялись особенностью питания озера и режимом впадающих в него рек. Было открыто верхнее течение полноводной реки Бенуэ, собрано множество разнообразных материалов о природе и населении областей, расположенных к югу от Центральной Сахары в неизвестной еще европейцам части Африки. При этом Барт фиксировал не только виденное и исследованное им и его спутниками, но и стремился собирать представлявшиеся ему достоверными сведения о других областях Центральной Африки, куда не дошли маршруты экспедиции. Так от одного уроженца Дарфура Фако Самби, образованного мусульманина, знавшего по арабским источникам даже труды Аристотеля и других античных ученых, Барт узнал об очень широкой реке, текущей с востока на запад далеко на юге от Судана. Самби побывал на берегах этой реки еще в 1824 году, участвуя в экспедиции дарфурских охотников за рабами. Река называлась Кубанда. Под этим названием европейцы впервые узнали о крупнейшем правом притоке реки Конго Убанги. Обладавший недюжинным здоровьем и неиссякаемой энергией, Барт не собирался прекращать исследование Судана. В конце 1852 года он решает пройти из Кукавы на запад до Томбукту и изучить бассейн среднего течения Нигера. Уже известным Барту путем Офервега он достиг Зиндера, где получил доставленные для экспедиции деньги. Благодаря долгожданной материальной поддержке Барт смог более уверенно осуществлять свои новые исследовательские замыслы. Из Зиндера он прошел через Кацину на Сокото и вышел летом 1853 года на Нигер несколько южнее широты Ниамея. Переправившись через реку и продолжая двигаться в северо-западном направлении, Барт первым из европейцев пересек внутренность Петли Нигера . В сентябре 1853 года он становится третьим европейским исследователем после Лэнга и Кайе, достигшим легендарного Томбукту. Бывшая королева пустыни выглядела именно так, как ее описывал Кайе: оживленный торговый город, но от былых знаменитых ремесленных мастерских, школ и дворцов не осталось и следа.
Здесь Слуга Всемилостивейшего нашел Тарик-эс-Судан и другие ценные рукописи. Барт делал выписки из этих рукописей, ночи напролет дискутировал со вспыльчивыми мусульманами. Лишения многолетних странствий все же сказались на его здоровье. В Томбукту он долго и тяжело болеет лихорадкой и дизентерией. Жизнь его все время в опасности и из-за враждебности многих жителей Томбукту фанатиков-мусульман. Однако Барт умел находить в Африке и друзей. Его непримиримое отношение к работорговле озлобляло одних, но не раз ослабляло недоверие к чужеземцу среди угнетенных опасностью рабства племен. Образованные мусульмане не могли не признать блестящего знания Корана Бартом. Многие местные властители стремились извлечь личную выгоду и завязать торговлю с европейскими купцами благодаря посредничеству смелого путешественника. После почти восьмимесячного пребывания в Томбукту, в апреле 1854 года он отправился в обратный путь. На этот раз он пошел вдоль Нигера и смог нанести на карту значительный участок среднего течения великой реки. Барт лично убедился в судоходности среднего Нигера. Через Кано Барт вернулся в Кукаву, пересек Сахару с юга на север и дошел до Триполи в августе 1855 года, вновь пройдя через всю Центральную Сахару, но теперь уже с юга на север. В сентябре 1855 года, после шести лет, проведенных в почти непрерывных странствиях по Африке, Барт вернулся в Лондон. Он незамедлительно занялся обработкой и систематизацией собранных материалов и в 1857-1858 годах выпустил пять томов, озаглавленных Путешествия и открытия в Северной и Центральной Африке в 1849-1855 гг. . В своем труде Барт отметил, что он ознакомился с огромной территорией Сахары и Судана. Было установлено, что Бенуэ не вытекает из озера Чад, и прослежена речная сеть Адамауа и Багирми. Кроме того, было сделано множество открытий в области лингвистики, этнографии, истории и других отраслей, благодаря которым, по словам Александра Гумбольдта, Барт открыл для Европы континент. Доклады, сообщения и публикации Барта подчеркивали реальные возможности для европейцев достигать глубинных районов Северо-Западной и Западной Африки, в частности плодородных земель бассейна Нигера. Это во многом способствовало росту интереса к исследованию внутренних областей в разных частях Африки. Барт умер в 1865 году, но ему довелось еще при жизни прочитать свой некролог, опубликованный накануне его возвращения в Европу, где распространился слух о его гибели. С этим эпизодом связана еще одна страница в истории исследования Судана и некоторых областей Западной Африки. До конца 1852 года участникам научно-торговой экспедиции удавалось время от времени через торговые караваны, шедшие на север, пересылать сообщения, достигавшие Англии и Германии.