1925 г. по завершении раскопок, экспедиция разделилась на две партии: одна, под руководством С. А. Глаголева, направилась в Монгольский Алтай и оттуда в Хара-Хото для дополнительных раскопок и снятия плана городища; другая, которой руководил сам Козлов, выступила в направлении Южного Хангая. Вырвавшись наконец-то на «светлый научный простор Азии», Козлов ведет интенсивную археологическую разведку, занимается маршрутной съемкой, пополняет ботаническую и зоологическую коллекции. Около пяти месяцев его отряд находился в предгорьях Хангая на юге Монголии. Здесь ученый затеял новые раскопки в урочище Олун-сумэ на месте развалин древнего монастыря, принесшие немало новых ценных находок. Заключительный этап экспедиции (весна-лето 1926 г.) – это палеонтологические раскопки вблизи реки Холт, орнитологические наблюдения на озере Орок-нор, которыми руководила жена путешественника Е. В. Козлова, посещение Хара-Хото на Эдзин-голе.
Подводя итоги трехлетней деятельности Монголо-Тибетской экспедиции, следует сказать, что своим научным достижениям она обязана не только П. К. Козлову, ее организатору и руководителю, но и его молодым, энергичным и, безусловно, талантливым спутникам. Особенно большой вклад в работу экспедиции внесли Е. В. Козлова, Н. В. Павлов и С. А. Кондратьев. Первая исключительно плодотворно занималась орнитологическими исследованиями, которые были продолжены в последующие годы и завершились публикацией сводного труда: «Птицы Юго-западного Забайкалья, Северной Монголии и Гоби» (Л., 1930). Заслуживают упоминания и работы Н. В. Павлова, связанные с изучением флоры высокогорного Хангая. Наконец С. А. Кондратьев, руководивший раскопками первого ноин-улинского кургана, принесшего наиболее ценные находки, и в то же время с большим успехом занимавшийся собиранием и изучением музыкального монгольского фольклора. Эти оба направления в его исследовательской деятельности также оставили след в науке.
Экспедиция П. К. Козлова в Монголию в 1923–1926 гг. оказалась его последним центральноазиатским путешествием. Несмотря на громкий успех ноин-улинских раскопок, исследователь все же испытывал немалое разочарование, оттого что не сумел выполнить своей основной задачи, завещанной ему великим Н. М. Пржевальским – побывать в наиболее недоступных частях центрального Тибета, прежде всего в Лхасе.
П. К. Козлов провел в путешествиях в общей сложности почти 17 лет. Необычайно суровые климатические условия азиатских высокогорий и пустынь не могли не отразиться на его здоровье. Физические силы были на исходе, но неутомимый исследователь продолжал вести активный образ жизни – часто выступал с лекциями, писал статьи, участвовал в работе РГО и Академии наук. В 1928 г. АН Украинской ССР избрала его своим действительным членом.
В начале 1930-х Козлов поселился в деревне Стречно, в 60 км от Старой Руссы, в глуши новгородских лесов. Здесь, вдали от суетной городской жизни, он мог спокойно работать в тесном общении с природой.