i yıl boyunca Sandwich Adaları'nı (Hawaii), Mexico'yu ve Markham'ın, Fransız başkanlarına karşı çıkan milliyetçi isyancılara destek vermeye kalkıştığı Tahiti'yi ziyaret eden "Collingwood" Pasifik'te seyretmiştir. Deniz harp okulundaki bir öğretmene karşı saygısızlığından dolayı cezalandırıldığı zaman deniz harp disiplininin ilk üslubunu görmüş; sabahleyin saat sekizden güneşin batışına kadar güvertede ayakta kalmaya mecbur edilmiştir. 25 Haziran 1846 tarihinde on tane gruptan bir tanesinin içinde üçüncü dereceye giren Markham deniz yarsubaylık sınavını geçmiştir. Uzun dönemler Şilinin'da geçmiş ve Peru'nun liman şehirleri onun İspanyolca öğrenmesine de olanak tanımıştı.

Deniz gezisinin sonuna doğru Markham'ın özlemleri anlaşılan o deniz harp mesleğinden itibaren değişmiş. İşte bu anda evden başlayan deniz gezisinde bu düşünceleriyle Seymour'un desteğini kazanan Markham, bir kâşif ve coğrafyacı olmayı her şeyden önce arzu etmiş. Temmuz 1848'de Portsmouth'a gelişte donanmayı terk etme isteğinden babasını haberdar etmiş ama kalması için babası tarafından ikna edilmiştir. Akdeniz'deki uzun bir hizmet döneminin ardından Markham, hizmete karşı ilgisini daha da hafifletmiş olan Spithead ve Cobh'a dayanan durgunluk süresini çekmiştir. Ancak 1850'nin başında üç gemilik bir filonun Sir John Franklin'in kayıp Arktik keşif heyeti için yeni bir aramaya girişmek üzere bir araya getirildiğini öğrenmiştir. Markham bu girişimde bir yer ayarlamak için ailesinin tesirini kullanmış ve 1 Nisan 1850'de filonun en önemli iki gemisinden biri HMS "Assistance" gemisine atanmasından haberdar edilmiştir.

Sir John Franklin Kuzeybatı Deniz Yolculuğu'nun aramasında HMS "Erebus" ve HMS "Terror" gemileriyle İngiltere'yi terketmişti. Yüzer durumda bir geniş buz tabakasına demirleyip batıya doğru devam etme şansını bekleyen keşif heyeti son olarak Baffin Körfezi'nin kuzey sularında balina avcıları tarafından 29 Temmuzda görülmüştür.

Kaybolmuş gemilere yönelik av iki yıl sonra baş göstermiştir. Markham'ın katıldığı yardım filosu HMS "Resolute" içinde Captan Harotio Austin tarafından kumanda edilmiştir. Markham'ın "Assistance" gemisine Erasmus Ommanney tarafından kaptanlık edilmiştir. Keşif heyetinin en genç üyesi ve onun tek deniz yarsubayı olarak Markham'ın sınırlı bir rolü vardı ama keşif seferinin her ayrıntısını seyir defterinde titiz bir şekilde açıklamıştır. Gemiler 4 Mayıs 1850 tarihinde sefere çıkmıştır.

28 Mayısta Grönland'ın en güney noktasını tesis ettikten sonra filo 25 Haziranda Melville Körfezi'nde buz tarafından durduruluncaya kadar güneye doğru ilerlemiştir. Nihayet Franklin tarafından götürülmüş bilinen güzergâha Lancaster Boğazının batısına ilerleyebildikleri 18 Ağustosa kadar burada kalmışlardır.

Burada gemiler, kaybolan keşif heyetinin işaretleri yönelik farklı bölgeleri aramak için dağılmışlardır. 23 Ağustosta Ommanney, taş yığınından bir anıta bakıp keşfetmiş ve Franklin'in konserve et sağlayıcısı "Goldner" adını taşıyan yakın mesafede konserveleme malzemeleri keşfetmiştir. Diğer artan ve atılan ekipman kalıntılarıyla beraber bu kırıntılar kimsenin keşfetmediği Franklin'in ilk izleriydi. Birkaç gün sonra Beechey Adası'nda arama topluluğu, Ocak ve Nisan 1846 arasında ölmüş olan Franklin'in mürettebatının o üyeleri olduğunu ispatlayan üç mezara rastlamıştır.

Aramalar, gemilerin uzun Arktik kışı için saklanmasına kadar sürmüştür. Takip eden aylarda çalışma şefi, bahar kızak sezonuna hazırlanmak için özel görev ile gönderilmiştir. Mürettebat konferansları ile dersleri ve Markham'ın "muhteşem sahnesel yetenekler"ini sergileyebildiği çeşitli tiyatral şaşırtma hareketleri vardı. Başlıca, Arktik tarihi ile olağanüstü literatürü konularında pek çok konferans vermiş ve "Collingwood" deniz gezisi sırasında onu büyülemiş olan bir ülkeye, Peru'ya imkân dâhilinde bir iade-i ziyaret yapmayı planlamıştır. Bahar geri geldiği zaman kızaklarla hareket eden bir dizi keşif heyeti, kayıp mürettebatın uzaktaki izlerini aramak için kızaklardan suya indirilmiştir. Markham, Franklin'in uzaktaki hiçbir izini çıkartmayan bu faaliyetlerde elinden gelen görevin en iyisini yerine getirmiş ama önceden haritası yapılmamış deniz kıyısının yüzlerce millik haritasının yapılmasına rehberlik etmiştir. Keşif heyeti Ekim 1851'in başında İngiltere'ye geri dönmüştür. İngiltere'ye geri dönüşü üzerine hemen Markham, donanmayı terk etme niyetinden babasını haberdar etmiştir. "One of the main reasons for his disaffection appears to have been the severity of the corporal punishment that was constantly administered for what in his view were trivial offences." Hoşnutsuzluğunun asıl nedenlerinden biri de kendi görüşünün önemsiz suçlar saydığı şeyler için sürekli olarak verilmiş olan ciddî cezalardan yetmiş tanesi olduğu ortaya çıkmaktadır. Bir tayfanın dayak cezasını engellemesinden dolayı "Collingwood" hizmeti sırasında başı derde girmişti. Hizmetinden uzun süreyi işgâl etmiş olan işsizlikle aklını da başına toplamış oldu. Biraz pişmanlıkla daha yaşlı Markham (babası) oğlunun isteğine rıza göstermiş ve teğmenlik rütbe sınavının topçuluk bölümünü kazanıp geçtikten sonra Markham 1851'in sonunda hizmeti bırakmıştır.

1852 yılının yaz aylarında deniz harp yükümlülüklerinden muaf tutulan Markham, Peru'ya uzun bir ziyaret planları yaptı. Masrafları örtmek için babası tarafından 500£'luk (2008 değerleriyle 40,000£'dan daha fazla) bir hediye ile desteklenen Markham 20 Ağustosta Liverpool'dan gemiyle yol aldı.

Inca tarihini araştıran, ziyaret ettiği birçok yapı ve harabeyi seyir defterinde betimleyen Markham birkaç haftalığına şehirde kalmıştır. Yakındaki kasaba ve harabelere bir gezintiye gidişi sırasında o civarda yetiştirilmiş kininin bir kökenini, kınakına bitkisinin özelliklerini ilk kez öğrendiği San Miquel, La Mar, Ayacucho bölgesini araştırmıştır.

Panama'ya bir vapur götürmeden önce ilk olarak Halifax'a ve ondan sonra karayoluyla Boston'a ve New York'a ilerleyen Markham geniş kapsamlı bir rota ile gezdi. Kıstak'ı geçtikten sonra nihayet 16 Ekimde oraya ulaşan Markham, Callao'ya yol aldı. Andes'ten hedefi Cuzco'nun antik Inca şehrine doğru dümen kıran Markham, 7 Aralık 1852'de Peru'nun iç bölgelerinde gezdi. Yolda Markham, yerel kültürü araştırmak ve Quechua bilgisini artırmak amacıyla Ayacucho kasabasında neredeyse bir aylığına kaldı. Cuzco'yu gezdi. Ondan sora Cuzco'dan doğru hareket etmiş ve Apurímac Nehri'nin 300 fit (91 m) yukarısına asılmış sallanan bir köprüyü (Apurimac Köprüsünü) geçtikten sonra o ve grubu, 20 Mart 1853'te nihayet onları Cuzco şehrine getiren verimli vadilerin içinden geçmişlerdir. Onun gibi Lima'ya dönen altı gruptan biriyle birlikte giden Markham nihayet 18 Mayısta Cuzco'yu terketmiştir. Daha sonra yerli ve Avrupalı mimarinin onun bir karışımıyla "sömürge yerleşim yerinin göze çarpan bir örneği" olarak tanımlanacak olan Arequipa şehrine kadar olan dağları aşan seyahatleri onları güneye doğru götürmüştür. Şehir, Markham'ın Japonya'daki Fuji Dağına benzettiği koni şeklindeki volkan Misti Dağına kadar gözden kaçırılmaktadır. 23 Haziranda grup, Markham'ın babasının ölümünü işittiği Lima'yı incelemiştir. 17 Eylülde ulaştığı İngiltere yolundan hemen sapmıştır.

Peru'ya ilk gezisinin ardından altı yıl Markham, kınakına bitki ve tohumlarını toplamak için özel bir görevle oraya geri döndü. Hindistan Bürosunda sivil bir yardımcı olarak çalışmaktaydı ve 1859 yılında kınakına ağaçlarının bir düzene göre toplanıp onların Hindistan'da seçilmiş konumlara dikilmesi hususunda işverenlerine teklifler yaptı. Kininin bir kökeni olarak kınakına ağaç kabuğu sıtma ve diğer tropik hastalıklara karşı ilk bilinen tedaviydi. Bu planlar onaylanmış ve Markham, 29 yaşında tüm işlemden vazife başına tayin edilmiştir.

Ocak 1860 sonlarında Lima'ya ulaşan Markham ve ekibi, ki içlerinde ünlü botanikçi Richard Spruce da bulunuyordu, Aralık 1859'da Peru'ya gitmek için İngiltere'yi terketti. Kuruluşlarında tehlike vardı, Peru ve Bolivya savaşın sınırında olup Markham'ın ekibi çok geçmeden iş üzerindeki denetimlerini korumak için Peru'ya ait tedirgin alâkalardan düşmanlığı gördü. Bu, onun işlem alanını daraltmış ve en iyi nitelikli numuneleri edinmekten onları alıkoymuştur. Markham gerekli ihraç lisanslarını edinmek üzere bürokratik engelleri aşmıştır.

Markham orada ve Burma (şimdi Myanmar ile Ceylon (şimdi Sri Lanka)'da kınakına fidanlıklarına uygun konumlar seçmek için Hindistan'a gemiyle gitmeden önce kısa bir süreliğine İngiltere'ye geri döndü. Hindistan fidanlıklarının birçoğu gelişme göstermemiş ve böcekler tarafından çok geçmeden mahvedilmiş olsa da diğerleri hâlâ yok olmayıp Hindistan'daki sağlık sorunlarına daha fazla el veren Richard Spruce tarafından edinilmiş türlerle büyütülmüştür. İlk fidanlıklardan yirmi yıl sonra Hindistan'dan toplanmış yıllık kınakına ağaç kabuğu mahsulü 220.000 kg olarak hesaplandı. Kınakınayı Hindistan'a tanıtma çalışması için Markham, İngiliz Hükümeti'nden (2008 fiyatlarıyla £200,000 üzerinde) 3,000£ değerinde bir hibe parası almıştır.

1853 yılında babasının ölümünden sonra Markham'ın istihdamı karşılaması gerekmiş ve Aralık 1853'te yılda £90 (2008'de £6,000 civarındaki) ücretle Inland Revenue'nun Legacy Duty Bürosunda küçük bir yazmanlık işini sağlama almıştı. Sıkıcı çalışmayı keşfetmiş fakat 1857 yılında Hindistan Bürosu olan şeyi öncüye altı ay sonra iletebilmiştir. İşte çalışma ona gezme ve coğrafyaya olan ilgisini sürdürme imkânı verecek yeterli vakitle ilgisini çekiyor ve karşılığını veriyordu.

1867 yılında Markham, Hindistan Bürosunun coğrafya departmanının başkanı oldu. Daha sonra o yıl keşif seferinin coğrafyacısı olarak Sir Robert Napier'in, Habeşistan'a sevk edilen askerî kuvvetlerine katılmak için kurmaylık kursuna seçildi.Bu kuvvetler Habeşistan Kralı Theodere tarafından kazanılmış faaliyetlere bir cevap olarak İngiliz hükümetince sevk edildi. 1862 yılında kral, Mısırlı istilacılara karşı korunmayı talep eden ve bir büyükelçinin tayinini teklif eden İngiliz hükümetiyle yazışmıştı. Mısır'a suç verme riskine karşı isteksiz ol