Закрепить выздоровление он решил путешествием в Европу.

Семёнов проехал по Германии и Франции, посещал не только города, но и глухие деревни на реках и в горах. Первым делом он посмотрел Рейн, прорезающий Сланцевые горы, а затем — гранитный массив Гарц со знаменитым Брокеном, который назвал «самой поучительной миниатюрной горной страной», побывал в Бернских Альпах Швейцарии, познакомился с озёрами, включая Леман (Женевское), по горным перевалам Сен-Готард, Сен-Бернар, Гримзель прошёл в Италию, к озёрам Лаго-Маджоре и Комо. Потом также через горы вернулся во Францию.

В одной из долин горного массива Вогезы на северо-востоке Франции дошло до Семёнова известие о начале войны Англии и Франции с Россией, которая вошла в историю под названием Крымской. Тогда он вернулся в Германию и поступил в Берлинский университет, главным «светилом» которого был профессор Александр фон Гумбольдт. (Почти в 90 лет он ещё читал лекции, наряду со своим учеником Карлом Риттером, чей труд Семёнов переводил на русский язык).

С заданием Гумбольдта

Прошедший всю Европу и Америку и только «прикоснувшийся» к Азии, проехав по России в 1829 году, Гумбольдт предложил русскому магистру ботаники совершить путешествие в Тянь-Шань.

Семёнов так вспоминал об этой встрече, предопределившей его судьбу: «Проникнуть вглубь Азии, на снежные вершины этого недосягаемого хребта, который великий Гумбольдт на основе... скудных китайских сведений считал вулканическим, и привезти ему несколько образцов из обломков этого хребта, а домой — богатый сбор флоры и фауны новооткрытой для наук страны — вот что казалось самым заманчивым для меня подвигом».

Для того чтобы познакомиться с природой вулканических образований, Пётр Семёнов отправился к высящемуся над Неаполем Везувию, совершил семнадцать восхождений на вершину знаменитого вулкана, заглянул в его кратер. Когда он узнал о начавшемся извержении Везувия, сразу же снова приехал в Неаполь и поднялся по склону горы, пока позволяли вырывавшиеся из кратера удушливые газы...

Вернувшись в Россию, Пётр Петрович начал готовиться к Тянь-Шаньской экспедиции. Весной 1856 года он покинул Петербург, через Москву и Нижний Новгород попал на Великий Сибирский тракт и поехал дальше. Незаметно достиг Урала. Впервые в жизни встретившись с великим хребтом, отгородившим европейскую Россию от Сибири, Семёнов замечал: «Колоссальный по своему протяжению с севера на юг... он не служит к разъединению двух частей света, между которыми проходит. Ни для климатических особенностей, ни для флоры и фауны Урал не составляет резкой границы». Молодой географ обратил внимание на то, что общий облик растительности сохранился европейским вплоть до Енисея.

Через Ишимскую лесостепь, берёзовые перелески на берегах озёр и бесконечные болота Семёнов подъехал к Омску, первому большому сибирскому городу. Он был невелик тогда — всего 16 тысяч жителей, но в нём уже сформировался своего рода культурный центр. Здесь Семёнов познакомился с двумя будущими исследователями природы России. Два друга — потомственный казак Григорий Потанин и внук властителя казахских степей хана Аблая Чокан Валиханов — учились в кадетском корпусе. Оба уже мечтали о далёких путешествиях. Два этих молодых человека произвели сильное впечатление на Семёнова своей любознательностью и готовностью посвятить жизнь изучению природы родной страны. (Через много лет, возглавив Географическое общество России, Семёнов не раз окажет им обоим свою помощь). В Семипалатинске произошла его встреча с отбывавшим там ссылку после омского «мёртвого дома» Фёдором Михайловичем Достоевским.