С 1898 по 1904 год капитан Корнилов служил в Туркестане. С риском для жизни, переодевшись туркменом, он провёл рекогносцировку британской крепости Дейдади в Афганистане. Совершил ряд длительных исследовательских и разведывательных экспедиций в Восточном Туркестане (Кашгарии), Афганистане и Персии. Он изучал край и одновременно налаживал агентурную сеть.
Написанная Корниловым по результатам этой работы книга «Кашгария, или Восточный Туркестан» принесла Корнилову успех, став весомым вкладом в географию, этнографию, военную и геополитическую науку. Этот труд был оценён и британскими специалистами.
Корниловым было написано и несколько военно-научных обзорных статей, в том числе статья «Сведения, касающиеся стран, сопредельных с Туркестаном», изданная штабом Туркестанского военного округа.
За экспедиции в Туркестане Корнилов был награждён орденом Святого Станислава 3-й степени и вскоре направлен с новым заданием в малоизученные районы Восточной Персии.
«Дашти-Наумед», что в переводе означает «Степь отчаяния», по которой проходил поход русских разведчиков под командованием капитана Л. Г. Корнилова, на картах Ирана обозначалась белым пятном с отметкой «неисследованные земли». Все путешественники, пытавшиеся прежде изучить этот опасный район, погибали от нестерпимой жары, голода и жажды. Результатом похода капитана Корнилова стал богатейший географический, этнографический и военный материал, которые позднее Лавр Георгиевич стал широко использовать в своих очерках, публиковавшихся в Ташкенте и Санкт-Петербурге.
Корнилов-путешественник уже не испытывал языковых сложностей, как в юности. Он владел немецким, французским, английским, персидским, казахским, монгольским, калмыцким, китайским языками и урду.
С ноября 1903 по июнь 1904 года находился в Индии с целью «изучения языков и нравов народов Белуджистана», а фактически — для анализа состояния британских колониальных войск.
29 ноября 1906 года Л.Г. Корнилов был избран действительным членом Императорского Русского географического общества.
