К февралю 1854 года уже с маленьким отрядом Ливингстон поднялся по реке до ее верхнего правого притока Шефумаге и по его долине перешел к чуть заметному водоразделу, за которым все потоки текли не в южном направлении, как раньше, а в северном. (Позднее выяснилось, что это были реки системы Конго.)
Вплоть до озера Дилоло, расположенного на открытом экспедицией водоразделе между бассейнами Конго и Замбези, Ливингстон восторгался хорошо обработанными полями и высокоразвитым плавильным производством, а также оказанным ему исключительно гостеприимным приемом. По другую сторону озера экспедиция попала в районы, в которых уже не раз побывали работорговцы и где привыкли обирать следовавшие мимо караваны. Здесь торговались за каждый клубень маниоки, а жадные до обогащения вожди предъявляли немыслимые требования, угрожая порой расправой. Ливингстон, не имевший при себе ценных товаров, проявил исключительное мужество, поразившее вождей, и все обошлось без применения оружия.
Продолжая идти в общем направлении на запад-северо-запад, маленький отряд Ливингстона пересек долины Касаи и других рек ее системы – Чиумбе, Лвашимо, Чикапы, Квилу. В начале апреля он переправился через Кванго – крупнейший левый приток Касаи, текущий в очень широкой и глубокой долине, и вскоре достиг Касанже, самого восточного поселения португальцев в Анголе. Перевалив через горы Тала-Мугонго, ограничивающие долину Кванго с запада, экспедиция вышла в бассейн Кванзы. Дальнейший путь к океану проходил уже по достаточно известным европейцам местам, однако и тут исследователь во многом исправил и уточнил существующие карты.
Совершенно обессиленный, измученный голодом и малярией, маленький отряд в конце мая 1854 года достиг Атлантического океана у Луанды. Но Ливингстона не оставляет мысль проникнуть на восточное побережье. Может быть, в этом направлении Замбези судоходна на всем протяжении? Его намерение поддержали и португальские власти, и духовенство, ибо они были очень заинтересованы в исследовании областей между Анголой и Мозамбиком.
Обратный путь к главному поселению макололо на реке Линьянти, начатый в сентябре 1854 года, занял 11 месяцев. По дороге Ливингстон осмотрел среднее течение Кванзы, а затем, вновь пересекая территорию государства Лунда, собрал много сведений о нем и расположенных к северу от него областях.
В столице макололо исследователь нашел все свое имущество целым и невредимым. Экспедиция, целью которой было проследить течение Замбези до Индийского океана, стала возможной лишь благодаря помощи вождя Секелету. Ведь жалованье Ливингстона, а также небольшое пособие Лондонского географического общества и полученные в Анголе товары были давным-давно израсходованы. Вождь африканского племени финансировал пересечение континента европейцем. Путешествие было продолжено в октябре 1855 года. Секелету лично проводил экспедицию до величественного 120 метрового водопада на Замбези, который макололо называли «Мози-оа-тунья» – «Рокочущий дым» («Здесь пар издает шум»).
Ливингстон, первым из европейцев, увидел его 18 ноября. Этот водопад, шириной 1,8 километра, является одним из самых мощных в мире. Пять громадных столбов дыма были видны уже издали. Они выглядели будто пожар в степи и сливались с облаками. Конечно, ученый понимал, что это распыленная вода, поднимающаяся вверх над потоком, падающим вниз с высоты около 120 метров. Водопад Виктория, названный так в честь английской королевы, навсегда остался для Ливингстона самым чудесным зрелищем в Африке. Сегодня его памятник можно видеть с так называемого Чертова водопада на реке, по которой он с такой самоотверженностью продвигался.
В декабре 1855 года экспедиция переправилась на лодках через крупный левый приток Замбези – Кафуэ и вдоль него вновь вышла к Замбези. Дальнейший путь вниз по долине реки привел Ливингстона к устью другого ее левого притока – Лвангвы, за которым начинались места, издавна известные португальцам.
В марте 1856 года они достигли Тете, первого форпоста европейской цивилизации, в окрестностях которого отчетливо ощущались последствия работорговли. Экспедиция отказалась от дальнейшего исследования основного русла Замбези, которое уже было нанесено на карту, и 20 мая 1856 года северным рукавом вышла к Индийскому океану, закончив путешествие в приморском городке Келимане (порт к северу от Замбези). Таким образом, впервые европеец пересек Африканский континент.
Вернувшись на родину, Ливингстон в 1857 году издал книгу, заслуженно прославившую его, – «Путешествия и исследования миссионера в Южной Африке». Книга была переведена почти на все европейские языки. Ливингстон сделал очень важный обобщающий географический вывод: тропическая Центральная Африка к югу от параллели «оказалась возвышенным плато, несколько понижающимся в центре, и с расщелинами по краям, по которым реки сбегают к морю… Место легендарной жаркой зоны и жгучих песков заняла хорошо орошенная область, напоминающая своими пресноводными озерами Северную Америку, а своими жаркими влажными долинами, джунглями, гатами (возвышенными краями) и прохладными высокими плоскогорьями Индию».
Королевское Географическое общество окружило его почестями и наградило золотой медалью, издание путевых заметок принесло ему состояние. Британская буржуазия не только проявила расположение к миссионеру, но и оказала ему политическую поддержку. Сама королева Виктория назначила ему аудиенцию. Когда в мае 1858 года Давид Ливингстон возвратился на Замбези, он был уже не миссионером, а британским консулом в Мозамбике. Правительство поручило ему изучить глубинные районы континента, установить контакты с местными правителями и уговорить их заняться выращиванием хлопка. Став консулом, Ливингстон занялся научно-исследовательской работой. Он поставил своей целью доказать, что Лиамбье и Замбези – одна и та же река.
Вместе с женой, сыном и братом Чарлзом Ливингстон на небольшом пароходике, доставленном к устью Замбези в разобранном виде из Англии, отправился вверх по реке. На этот раз экспедиция щедро финансировалась британским правительством. В отряд также вошли Джон Керк – ботаник и врач, Ричард Торнтон – геолог, Томас Бейнс – художник и еще несколько европейцев.
В Тете Ливингстон вновь встретился с верными макололо. Правда, 30 из них за это время умерли от оспы, но остальные снова отправились в путь вместе с ним. Экспедиция с трудом продвигалась вверх по реке, но вскоре наступило разочарование. Пороги Кебрабаса оказались непреодолимыми, и пароход повернул на Шире, северный приток Замбези. Местные жители говорили, что Шире вытекает из огромного озера, которое даже на быстроходных лодках можно переплыть лишь за полтора дня. Но затем путь вновь преградили водопады. В честь президента Географического общества Ливингстон назвал их водопадами Мёрчисона. Он обошел препятствие и 18 апреля 1859 года открыл среди высоких гор озеро Ширва, не имеющее стока. Конечно, это было не то водное пространство, о котором ему рассказывали, но запасы провизии подошли к концу, и экспедиция вынуждена была повернуть назад.
Через четыре месяца Ливингстон вновь направился в верховья Шире. 16 сентября 1859 года экспедиция вышла к озеру Ньяса, достигающему 500 километров в длину и более чем 50 километров в ширину. Ливингстон выяснил, что озеро имеет глубину более 200 метров (по последним данным – до 706 метров). Это было то самое озеро, о котором Ливингстону рассказывали на Замбези. Но на сей раз ему удалось увидеть только его южную оконечность. К сожалению, пароход, днище которого дало течь, явно не подходил для плавания по озеру, где часто случаются штормы. Поэтому Ливингстон вместе с макололо, решившими вернуться домой, поплыл вверх по Замбези.
Британское правительство оснастило пароходы «Пионер» и «Леди Ньяса» с целью заложить миссионерские поселения на плоскогорьях вокруг озера Ньяса. На этих судах Ливингстон в марте 1861 года и затем в сентябре 1862 года исследовал впадающую в Индийский океан реку Рузума на северной границе колонии, так как предполагалось, что река имеет связь с озером Ньяса. Во втором плавании Ливингстон и его спутники поднялись по Рувуме примерно на 250 километров, пока путь пароходу не преградил скалистый порог.
В сентябре 1861 года Ливингстон вновь побывал на озере Ньяса и прошел по западному берегу. Его брат Чарлз следовал на лодке вдоль того же побережья. По результатам съемки Ливингстон составил первую сравнительно верную карту Ньясы: водоем вытянулся почти по меридиану на 400 километров (истинная длина оказалась значительно больше – 580 километров).
Давид Ливингстон занялся исследованием южного и западного берегов озера Ньяса.
27 апреля 1862 года умерла Мери Моффет-Ливингстон, болевшая тропической малярией. Брат Дэвида Чарлз, до тех пор участвовавший в экспедиции, вынужден был вернуться назад из-за затяжной дизентерии. Кажется, «Ищущего реки» повсюду подстерегали неудачи. Все же Ливингстон продолжил путешествие до конца 1863 года и выяснил: отвесные берега озера, казавшиеся горами, в действительности представляют собой края высоких плоскогорий.
Поскольку Шире была еще недостаточно полноводной для обратного пути, Ливингстон решил использовать ближайшие месяцы для новой экспедиции на западный берег озера Ньяса. Оттуда он двинулся в глубь страны, так как услышал, что там находится много озер, из которых берут начало могучие реки. И действительно, плато к западу от Ньясы оказалось водоразделом. Вопрос, приведут ли реки, текущие на север, к Нилу или Конго, так и остался без ответа. Министерство иностранных дел недвусмысленно сообщило, что жалованье членам экспедиции будет выплачиваться только до конца 1863 года. В январе 1864 года Ливингстон на «Пионере» покинул Шире и в апреле-мае на собранной «Леди Ньяса» переправился из Занзибара в Бомбей.
Географические результаты экспедиции были велики. Ливингстон заснял непрослеженные им ранее участки течения Замбези и окончательно доказал, что это та самая река, которая в верховьях известна под названием Лиамбье. На карту были с достаточной точностью нанесены озеро Ньяса и река Шире, озеро Ширва, нижнее течение Рувумы.