В 1870-80-х годах занимался исследованиями по антропологии и этнографии коренного населения Юго-Восточной Азии, Австралии и островов Тихого океана. Посещал острова Океании, совершил две экспедиции на Малаккский полуостров. Подробно изучил жизнь и быт папуасов Новой Гвинеи. Миклухо-Маклай сделал вывод о том, что культурные и расовые признаки различных народов обусловлены природной и социальной средой.