从1913年12月到1914年1月。丁文江把地质研究所所长的职务推给了章鸿钊，他就和德国来华工作的梭尔格教授、王锡宾等人，去山西对太行山脉进行地质考察。这是地质调查所成立后的第一次野外调查，也是“中国人进行系统的野外地质和地质填图的开始，值得大书特书”。这次调查的成果《调查正大铁路附近地质矿务报告书》，刊登在1914年出版的《农商公报》第1卷第1期上。对于这次野外考察，丁文江在他的《漫游散记》中写道：
“我初次在北方过冬，御寒的衣具本来不完备，而这两星期中，早上出门的时候，温度均在零下8℃，最低的时候到零下18℃，上浮山遇着大雪；上蒙山遇着大风——在蒙山顶上，12点的时候，温度还在零下10℃，所以很苦。但这是我第一次在中国做测量地质图的工作，兴趣很好，回想起来，还是苦少乐多。”
时隔不久，即1914年春天，丁文江又携篷帐、仆五、骡马九，独行滇东、滇北二百余日。这是中国人第一次对边远地区的大规模地质工作，重点调查了个旧锡矿、东川铜矿。这段时间里，他还两渡金沙江，对四川会理一带及贵州的威宁一带也进行了地质调查。
在西南作地质调查的同时，丁文江还对各少数民族风俗习惯和人种学进行了研究。祖国西南的云、贵、川三省，是少数民族集中居住的地区，然而由于交通很不方便，许多少数民族的风俗、人情，甚至有的民族还鲜为人知。丁文江通过调查，把土著方言记录下来，按地区绘图，并且收集了罗罗族的宗教碑文。在与少数民族生活的日日夜夜，他记下了内容丰富，生动有趣的旅游日记，其中包含了少数民族同胞的生活习俗、服饰、农耕兽猎等。此外，还有对山水风光、自然地理的记载和描绘，对奇闻逸事的记述。日记中，也反映了旅途中的艰辛，但他总是抱着幽默、乐观的态度去对待艰难险阻。他著的《漫游散记》是用英文写成的每次考察的专业笔记，后来由地质调查所汇集在《丁文江先生地质调查报告》中。这是一份宝贵的地质历史资料。
丁文江是到云南、贵州进行地质考察的先驱，这些地方，在历史上只有为数很少的人去考察过。例如，法国地质学家德波（Deprat）于1909年只作过短暂的停留。17世纪的探险家徐霞客去过，当时他发现金沙江实际上就是扬子江（长江）的上游。丁文江沿着徐霞客的考察路线，除了证实徐霞客的论述符合实际以外，还发现了这一地区地质构造的特征，为现代地质科学奠定了基础，在地理学上，填补了徐霞客等前人所遗留的空白。在古人类学上，他收集了数以千计的标本，这些标本后来运回了北京。
在西南地区考察，是丁文江一生中最快乐的探险之一。这里的风景绚丽多彩，是杭州传统风景所不能相比的，西双版纳的热带雨林、路南的石林、大理的秀丽风光，都会使杭州西湖风景黯然失色。丁文江已经陶醉在这祖国山河的美丽之中了。丁文江感到惊险的是那些崎岖险峻的山路，他穿过了靠近西藏边界的人迹罕至的山峦，其中有的是中国境内的最高峰，汹涌澎湃的金沙江就在眼前奔腾而过。金沙江和它的支流流经的地方，到处都是高山险壑，深谷绝壁。这里的气温多变，真如古人所说“早穿皮袄午穿纱”，每天气温高低相差30℃左右。由此可见金沙江水系和地形的奇妙和复杂了。从这一带穿过，他们经常是行走在那些山腰间危险的羊肠小路上。丁文江感到痛心的是，这里治安状况很差。在那些偏远而落后的山区带着帐篷、标本箱、骡队，翻山越岭，走在山间崎岖不平的小路上，有时候几天都遇不上一家人烟。
1929年3月，丁文江的同事赵亚曾与黄汲清，由四川政府分路进入云南、贵州调查，然后向东行与丁文江会合。丁文江说四川到云南的路上不安全，土匪多，曾经给赵亚曾打电报，叫他到重庆同行，赵亚曾回电说：
“西南太平的地方很少，但我还是决定冒险前进。”
赵亚曾按计划由叙府南行，沿途测制路线地质图，采集化石标本。11月15日夜间，来到云南昭通的一个客栈住宿，一伙土匪看见他们挑着几大木箱东西，又沉又重，里面必是金银财宝，于是闯入房间抢劫。赵亚曾看见土匪闯入客栈了，他不是设法躲避，而是竭力去保护地质调查所的地质图。匪徒打开化石标本箱，即行抢劫，赵亚曾同匪徒争斗起来，一匪徒拔出枪来，竟将赵杀害了。
当赵亚曾被匪徒杀害的噩耗传来，丁文江悲恸欲绝，泣不成声。深为我地质人才惨遭劫难而痛心。在赵亚曾牺牲后，一直负担赵亚曾长子的教育费用，即使在休假时，丁文江夫妇也常把赵子携带身旁，视如亲子。在抗日战争中，赵子参加国民党空军任驾驶员，与日军作战中负伤。20世纪50年代在台湾飞机训练时失事身亡。1986年赵亚曾夫人已80多岁，居住在北京。
在云南少数民族地区，丁文江和不少土著居民交谈，和他们交朋友。在个旧时，他曾同一位少数民族头领讨论了许多历史问题和发展地区经济问题。每当他们看见丁文江放着轿子不坐，却徒步跋山涉水时，就觉得汉族同胞是可以亲近的。
丁文江穿过威宁县，来到了元谋县。金沙江在这里弯曲成马蹄形，江水缓缓流过，河水清澈见底。当他目暏这万里长江的上游时，感慨万千，祖国之伟大真令人自豪。丁文江从马蹄形顶部的古老渡口处渡过了金沙江，来到会理县，他们勘测了环绕会理县城的雄伟庄严的龙爪山和鲁南山，这是此山历史上第一次被勘测。此后，丁文江顺着支流返回金沙江。沿途他领略了江水奔泻而下的壮举，沿着逐渐加深的道道峡谷，一直涌向与金沙江的汇合口。
接着，丁文江又勘查金沙江东边的荒山野岭，这是夹在普渡河和小江之间的杳无人迹的山岭。在这里丁文江登上了海拔4 145米高的牯牛寨，这是云南省的第一高峰。当他考察小江两岸壮丽的高山和峡谷时，他发现小江峡谷是中国最深的峡谷，比美国的科罗拉多大峡谷还要深1 300多米，这是一个惊人的大发现（现在中国最深的大峡谷应是雅鲁藏布江峡谷，深为5 382米）。
在穿越金沙江流域的旅途中，丁文江对一些小型的天然铜矿进行了考察。在会理县的青矿山，他参观了当时中国唯一的镍矿。
在这一年中，丁文江最后来到东川铜矿的开采中心，又考察了宣威附近的煤田，他作了铜矿的储量计算和矿山历史研究。清朝时期，皇家垄断开采铜矿，成为清政府用来造币的原料。后来几经易主，管理混乱，到丁文江去东川铜矿考察时，已经无力使矿山实现现代化生产了。于是丁文江在调查研究的基础上写出了情况报告和改革建议，由于他的建议，使矿山管理得到了改善。
离开东川后，丁文江继续东行，然后进入贵州，经过曲靖、陆良等地，最后回到昆明，结束了他一年多的野外地质考察。1915年2月，回到北京，又到地质训练班上课，继续从事培养中国地质学工作者的工作。
