I 1633 kom han i tjeneste hos Frederik III av Slesvig-Holsten-Gottorp. Hertugen hadde planer om å åpne en handelsrute via Persia og Russland til Nordtyskland, og Olearius var med som sekretær på to reiser fra Tyskland, den første i 1633, den andre få år senere. Handelspolitisk og diplomatisk var reisene mislykket, men Olearius' reiseskildringer ble viktige vitnemål om kulturen i landene de besøkte, både for samtiden og ettertiden.