В начале 1844 г. в Закавказье приехал профессор геологии Дерптского университета Герман Вильгельмович Абих, заинтересовавшийся недавним (1840 г.) «извержением» Большого Арарата. Эта командировка сильно затянулась: изучению Кавказа и Закавказья он посвятил с перерывами 1844–1853 и 1858–1875 гг., т. е. в общей сложности более четверти века. Подробное знакомство со страной Абих начал с окрестностей Большого Арарата и выяснил: иллюзию извержения создало землетрясение в сопровождении селя.
До 1848 г. он исследовал Колхидскую низменность, горную систему Малого Кавказа и северо-восточную часть Армянского нагорья. В Малом Кавказе он выделил два широтных – Триалетский и Месхетский – и два коротких меридиональных хребта близ истоков р. Куры. На Армянском нагорье, по Абиху, преобладают поднятия северо-восточного направления, характерны плоскогорья (он, в частности, описал Карсское) и многочисленные вулканические массивы, в том числе Большой Арарат и Арагац.
В 1849 г. Абих перешел к изучению Большого Кавказа: сначала он исследовал южные склоны Главного хребта в верховьях Риони и Ингури, а затем перевалил на северные. Между верховьями Терека и Кубани, в частности Уруха, Баксана и Малки, он описал несколько пиков высотой 4-5 тыс. м, а также Эльбрус и Казбек. В этом высокогорном районе на протяжении 150 км Абих обнаружил несколько ледников, подтвердил открытия И. Гильденштедта, и, таким образом, окончательно опроверг ошибочное мнение об отсутствии или крайне незначительном развитии глетчеров на Кавказе. Между Эльбрусом и Казбеком, помимо Главной цепи, Абих, вслед за И. Гильденштедтом, выявил второй хребет, названный им Боковым: он располагается под некоторым углом к Главному и имеет юго-восточное направление. Оба хребта, по Абиху, иногда соединяются поперечными перемычками, образующими систему широтных полузамкнутых котловин, открытых к северу. В Боковом хребте, как он установил, находятся высочайшие вершины Кавказа, включая Казбек.
Затем Абих выполнил изучение верховьев правых притоков Сунжи (система Терека), бассейна верхнего Сулака, а также водораздела правых притоков Аварского Койсу и самостоятельных коротких речек Дагестана. Эта обширная полоса гор, как он выяснил, разрезана глубокими речными долинами; между рр. Андийским и Аварским Koйсу он выделил хребет (Богосский), «снял» с карт горную цепь между рр. Аргуном и Андийским Койсу и описал несколько небольших котловин в верховьях двух правых притоков Сунжи. В 1852 г. Абих вернулся в Армению для исследования южной части Малого Кавказа и гор за р. Араксом (в Иране) – до окрестностей Тебриза.
В работе «Введение в геологию Кавказских стран» опубликованной в 1858 г., Абих подвел итог своим многолетним путешествиям разработав орографическую схему региона. В Большом Кавказе, по Абиху, основную роль играют широтные и юго-восточные направления горных поднятий. Главный хребет нигде не разрезается поперечными ущельями и составляет непрерывную прямую водораздельную линию, вытянутую на юго-восток. Между Эльбрусом и горой Большая Барбало (близ 45° в. д.) ось хребта становится извилистой, а за этой вершиной вновь приобретает прямолинейность.
Второй этап изучения Кавказа и Закавказья для Абиха начался с печального события. Пожар 1859 г. в его петербургской квартире уничтожил все коллекции, собранные почти за десятилетие. И он переехал в Тбилиси, ставший его штаб-квартирой. В 1860—1862 гг. Абих вновь посетил горную часть Дагестана, район горы Шахдаг (у 48° в. д.) и область грязевых вулканов у подножия Талышских гор. В 1863—1865 гг. он обследовал южный склон Главного Кавказского хребта в верховьях Ингури и Квирилы, затем горы и ледники между Эльбрусом и истоками Аргуна, притока Сунжи. В долине Терека он обнаружил следы древнего оледенения, ранее им же отрицавшегося.
В следующем году Абих проследил по всей длине (около 600 км) дугу Малого Кавказа, включая Карабахский хребет, в 1870—1873 гг. провел исследования в Высокой Армении (горы к югу от озера Севан), а также в Триалетском и Картлийском хребтах. Собрав огромный материал, в 1876 г. он навсегда покидает Кавказ и переезжает в Вену. В 1878—1886 гг. выходят три тома его «Геологических исследований в Кавказских странах» (на немец. яз.).