През 1886 самостоятелно изследва островите Голям Ляховски, Котелни, Земя Бунге и Фадеевски и западния бряг на остров Нов Сибир. Предмет от особено внимание по време на експедицията представляват откритите останки от изкопаем носорог и мамонт. По същото време го заинтересува и уникалното природно явление – изкопаем каменен лед „истински музей от ледниковата епоха“ на Новосибирските о-ви. С изучаването на изкопаемия лед Тол се занимава и по-късно и му посвещава няколко изследвания.
На 28 януари 1887 експедицията се завръща в Петербург. Съставено е геоложко описание на Новосибирските о-ви и са събрани 2500 експоната от изкопаеми животни и растения.
През 1889 Тол се жени, същата година излиза и първата му книга и участва на 9-ата Международна географска конференция във Виена, където се запознава и сдружава с Фритьоф Нансен.
Експедиция в Северна Якутия (1893)
През пролетта на 1893 изследва отново Новосибирските о-ви, северните райони на Якутия между долните течения на реките Лена и Хатанга. През лятото описва възвишенията Хара-Тас (517 м, между реките Попигай и Хатанга), Сюрях-Джанги (между Анабар и Попигай) и Прончишчев (дължина 180 км, височина 315 м, между Оленьок и Анабар). Заедно с военния топограф Евгений Николаевич Шилейко картира около 400 км от долното течение на Анабар до 72° с.ш. и уточнява положението на Анабарския залив – на предишните карти той е показан на 100 км на изток от истинското си положение.
За близо година експедицията изминава над 25 хил. версти, събира богати палеонтоложки, етнографски, геоложки, зооложки и ботанически колекции. Резултатът от това пътуване е книгата му „Ископаемые ледники Новосибирских островов, их отношение к трупам мамонтов и к ледниковому периоду“. По същото това време Тол живо се заинтересува от т.нар. „Земя Санников“, която неведнъж вижда от остров Котелни.
Участниците в експедицията на „Заря“. Е. В. Тол е на втория ред, третия от ляво надясно.
През 1898 г., на заседание на Руското географско дружество, Тол излага своята програма за експедиция към „Земя Санников“, която е горещо подкрепена от присъстващия на заседанието Фритьоф Нансен. Освен това експедицията трябва да изучи морските течения в Карско и Източносибирско морета, изследване на вече известните и търсене на нови острови в тази част на Арктика. Правителството отпуска средства за закупуването на кораб и неговото оборудване.
Шхуната „Заря“ по време на второто зимуването 1901 – 1902.
В средата на август „Заря“ достига остров Диксон, а на 18 септември, на север от п-ов Таймир, корабът замръзва в ледовете и започва заплануваното зимуване. В началото на 1901 Тол изпраща лейтенант Коломейцев да закупи въглища в Дудинка и да ги достави по предварително заплануваните складове по крайбрежието. След като изпълнява мисията си Коломейцев се завръща в Петербург.
През август 1901 екипажът успява да освободи кораба от ледовете и се отправя на изток към остров Котелни и митичната „Земя Санников“, където се провежда второ зимуване. От мястото на зимуване на 5 юни 1902 Тол с трима спътника се отправя с кучешки впрягове на североизток към остров Бенет от о-вите Де Лонг, където пристигат на 3 август. Планирано е през лятото „Заря“ да дойде да ги прибере от острова, но поради усложнената ледова обстановка корабът не успява да се добере до Бенет, получава сериозни повреди и по нататъшното ѝ плаване е невъзможно. През септември 1902 лейтенант Матисен с големи трудности успява да докара бедстващия кораб до пристанището в Тикси.
През лятото на 1903 е организирана експедиция начело с лейтенант Александър Колчак за спасяване на Тол и тримата му спътници. Тя намира укритието на остров Бенет, където са пребивавали Тол и спътниците му, дневника му и бележка, в която пише, че на 8 ноември 1902 тръгват на юг. Четиримата пътешественици не са открити.
Дневникът на Тол съгласно завещанието му е предаден на вдовицата му, издаден е в Берлин през 1909. В силно съкратен вид е издаден в СССР чак през 1959 под името „Плавание на яхте „Заря“ (М., 1959).
