Материальное положение Потаниных продолжало оставаться очень стесненным, а здоровье А.В. Потаниной не улучшалось, несмотря на систематическое лечение. Александра Викторовна не только никогда не выказывала усталости или недовольства, но всё так же была счастлива своей судьбой. Чтобы не мешать мужу в его работе, пришлось назначить приемный день, так как друзей и знакомых в Санкт-Петербурге оказалось не меньше, чем в Иркутске.
В 1891 г. началась подготовка к новой экспедиции в Китай и Восточный Тибет. Врачи не советовали Александре Викторовне отправляться в путь, но она ни на секунду не могла себе представить, что Григорию Николаевичу придётся ехать одному. Вставал вопрос вообще об отмене экспедиции, но это было бы таким ударом для Г.Н. Потанина, который Александра Викторовна не решалась нанести мужу. Скрывая от Григория Николаевича ухудшение состояния своего здоровья, она выехала вместе с ним в свое последнее путешествие.
Задачей экспедиции было полнее изучить восточную окраину Тибета и китайскую провинцию Сычуань. Экспедиция началась в Кяхте осенью 1892 г. Однако практически сразу возникли проблемы, связанные с путями передвижения и состоянием Александры Викторовны. Григорий Николаевич не представлял себе всей мучительности скачки в простых тележках по сквернейшим дорогам Китая. Вот что писала Александра Викторовна о путешествии из Кяхты в Пекин. «Пишу из Урги24. Дорога в китайской телеге, где приходится сидеть задом к лошадям и где иногда ноги приходятся выше головы, измучила нас совсем, хотя мы ехали в общей сложности из Кяхты только 36 часов и ночевали 3 ночи. С ужасом думаю, что придется в этих телегах сделать 1500 верст до следующей остановки. Сожалею, что едем не на быках, тогда по крайней мере не трясло бы. Едем вскачь; два всадника тащут нашу повозку за оглобли, другие два поддерживают за веревки, кругом мчится еще человек 10 верховых, все это кричит, скачет, предупреждает об опасности криком: «Нельзя, нельзя, не пойдет!» Лошади иногда пугаются и выскакивают из оглоблей»25. Так вскачь неслась экспедиция до Пекина.
Здоровье Александры Викторовны заметно ухудшилось, появились признаки сердечно-сосудистого заболевания, и посольский врач в Пекине категорически запретил продолжать путешествие. Волевая натура Александры Викторовны никак не хотела склониться перед таким, как ей казалось, маловажным обстоятельством, как болезнь. «Мешать мужу в его работе разве в этом мое призвание?», не раз восклицала Александра Викторовна, и, несмотря на все предупреждения, решила продолжать путь.
Превратившись просто в пассажирку, вдобавок самого неудобного на свете транспорта, Александра Викторовна особенно страдала от всех лишений, которые не затушевывались на этот раз интересной работой. Грязь и пыль, скрежет колес крытой повозки с каждым днём ухудшали развивавшуюся болезнь. «от Пекина мы ехали одетые по-зимнему и в дянях на ночлегах ужасно мерзли мерзнешь на улице, а в комнате, где нет ни солнца, ни печи вдвое. Эта невозможность хотя на минуту погреться ужасно как-то затрудняет и лишает энергии очень трудно по утрам было вставать, а вставали часа в 34 и дожидались, пока накормят и снарядят мулов и согреют кипяток. Часов в 11 останавливались кормить мулов и ели лапшу на воде, редко что-нибудь другое. Через час снова ехали до вечера. Таким образом доехали до Желтой реки; по реке шла шуга и перевоз прекратился; пришлось жить на берегу в маленькой деревушке, где не было даже порядочного постоялого двора; жили в каком-то амбаре без окон, дверь приходилось держать постоянно открытою, углей тоже не было, пришлось жечь какие-то старые доски или солому, прямо на полу. Мы прожили тут 5 дней и страшно скучали»26. Переезд до Сианьфу занял месяц. В дальнейший путь отправились на носилках; этот способ передвижения, не уберегая от опасностей часто совершенно немыслимой дороги, не доставлял хотя бы постоянных физических страданий.
Из окошка носилок Александра Викторовна делала карандашные наброски пейзажей, предаваясь созерцанию природы, встречных караванов, наблюдая местных жителей и тяжёлый труд носильщиков. Эти наблюдения А.В. Потанина, несмотря на своё состояние, передала в очерке «Тысяча сто вёрст в носилках», написанном во время двухнедельной стоянки в г. Чентуфу.
8 мая Александру Викторовну постиг первый удар.
По записям в дневнике и по письмам видно, какие нравственные мучения переживала Александра Викторовна из-за своего вынужденного бездействия, из-за того, что она «повисла камнем на всей экспедиции». Она не уставала уговаривать Григория Николаевича продолжать путь одному, а на обратном пути захватить её. Но, напуганный её состоянием, Г.Н. Потанин и слышать не хотел о разлуке.
Когда Александре Викторовне становилось немного лучше, Григорий Николаевич совершал небольшие поездки в окрестности. Александра Викторовна поправлялась очень медленно, но, как только смогла привставать, занялась рисованием. Немного оправившись, Александра Викторовна сейчас же принялась за свои наблюдения и исследования, усилием воли отгоняя мрачные мысли; её письма этого периода необычайно показательны, они кладут последние штрихи на портрет этой истинной подвижницы науки: «Понемногу стала вставать, но ноги еще до сих пор болят. Двигаться как будто могу, но с роздыхами, то сядешь, а то и ляжешь. Главная задача, как быть дальше Пока не буду и писать об этом»27. Уговорив себя и окружающих, что она совсем выздоровела, Александра Викторовна настояла, чтобы маршрут продолжался, но очередной переход подкосил силы путешественницы она окончательно слегла. Стало ясно, что нужно возвращаться в Россию как можно скорее.
Растерявшийся Г.Н. Потанин то предпринимал переход на лодках, то решал везти больную сухим путем, опасаясь приступов лихорадки. Чувствуя приближение конца, Александра Викторовна торопила своих спутников ей хотелось успеть добраться до родной земли
По дороге в Шанхай Александру Викторовну постиг второй удар отнялся язык, парализовались руки и ноги. Докторов вокруг не было. Григорий Николаевич попытался довезти умирающую жену до г. Баонинфу, где, по слухам, был врач. Везти пришлось в лодке, несмотря на сильный пароксизм лихорадки. Но врача в Баонинфу не оказалось. Силы больной падали с каждой минутой. Оставаться на месте было бессмысленно, Потанин решил ехать в г. Чунцынфу, где был госпиталь. Но за два дня до прибытия в город, 19 сентября 1893 г., безмолвно простившись с мужем, Александра Викторовна скончалась.
Последний путь А.В. Потаниной был очень долог по китайским рекам до г. Ханькоу, затем через Пекин и Калган в Кяхту, где она и была похоронена 23 января 1894 г.
Так закончился жизненный путь Александры Викторовны Потаниной.
День похорон был объявлен в Кяхте нерабочим. А иркутяне отправили в Кяхту делегацию, где она возложила венок на могилу с надписью «Александре Викторовне Потаниной от благодарных Иркутян».
Памятник на могиле самоотверженной подвижницы науки пожелали соорудить на свои средства жители г. Кяхты. Памятник на могиле Александры Викторовны в Кяхте стоит и по сей день, найти его можно почти на пустыре в самом начале ул. Ленина.
Имя Александры Викторовны увековечено и в Иркутске. Ещё в 1896 г. по инициативе жителей города открыта библиотека имени А.В. Потаниной. Она была бесплатной и открытой для всех желающих. В 1924 г. библиотека получила имя В.И. Ленина, но в 2002 г. возвращено историческое имя А.В. Потаниной28.