Lumholtz va viatjar a Austràlia el 1880, on va passar deu mesos, de 1882 a 1883, entre els habitants indígenes de la vall dels llacs i el riu Herbert, a la regió Herbert-Burdekin, al nord de Queensland. Va fer col·leccions de mamífers quan vivia amb els pobles locals i aquestes mostres van ser utilitzades per a la descripció de quatre espècies noves. Una d'elles va rebre el nom de la localitat, Pseudochirulus herbertensis (uta del riu Herbert), i l'altre va rebre el seu nom, Dendrolagus lumholtzii (Cangur arborícola de Lumholtz).[1] El llibre resultant, Entre caníbals, publicat el 1888, és un relat de quatre anys de viatges a Austràlia i de la vida silvestre amb els originaris de Queensland.[2]
Mentre que els autors anteriors només havien comentat l'estètica aparença física i la cultura material dels pobles indígenes de la regió, Lumholtz va agregar un nivell d'investigació acadèmica únic per al període. La seva obra registra per primera vegada les relacions socials, les actituds i el paper de la dona en la societat. També va donar una sèrie de dues conferències "Entre els nadius australians" per a l'Institut Lowell per a la temporada 1889-1890.[3]
Mèxic
Després Lumholtz va viatjar amb el botànic suec Carl Vilhelm Hartman a Mèxic, on es va quedar molts anys i va dirigir diverses expedicions patrocinades pel Museu Americà d'Història Natural, de 1890 a 1910. Com a resultat d'aquestes expedicions va escriure el llibre Mèxic desconegut; en aquest llibre fou el primer a descriure la cultura dels indígenes del nord-oest de Mèxic com ara els cores, pimes baixos, tepehuans i especialment els tarahumares, amb els qui va viure per gairebé un any. També va descriure els jaciments arqueològics, així com la flora i la fauna de la regió de la Sierra Madre, anomenada també la "Gran Chichimeca".
El 1905 Lumholtz fou membre fundador de the Explorers Club, una organització per promoure l'exploració i la investigació científica de camp.[4]
Índia i Borneo
Lumholtz va explorar breument l'Índia de 1914 a 1915, seguit per Borneo de 1915 a 1917, la que fou la seva última expedició. Va morir de tuberculosi als Estats Units el 1922, havent publicat sis llibres dels seus descobriments.
Brayshaw, Helen. Well Beaten Paths: Aborigines of the Herbert/Burdekin District, North Queensland; An Ethnographic and Archaeological Study. Townsville, Qld: Department of History, James Cook University of North Queensland, 1990. ISBN 0-86443-322-0. OCLC23267008.
Cedano, Luis Romo. «Carl Lumholtz y El México desconocido». A: Manuel Ferrer Muñoz (ed.). La imagen del México decimonónico de los visitantes extranjeros: ¿un estado-nación o un mosaico plurinacional? (PDF online facsimile). México D.F.: Instituto de Investigaciones de Jurídica, Universidad Nacional Autónoma de México, 2002, p. 331–368. ISBN 968-36-9318-0. OCLC50761138.(castellà)