Wyruszył z Konakry w głąb lądu, podróżując wzdłuż krawędzi pustyń do pasma wzgórz Fouta Djallon, gdzie natknął się na górny bieg Senegalu. W sierpniu roku 1827 dotarł do miejscowości Tiémé, gdzie na kilka miesięcy zmógł go atak szkorbutu. W styczniu następnego roku ponownie podjął marsz i dotarł do doliny Nigru w okolicach wioski Kouroussa. Udając egipskiego podróżnika wracającego z Europy do domu, dotarł 20 kwietnia 1828 roku – na pokładzie wielkiej łodzi handlowej – do Kabary, portowego przedmieścia Timbuktu.
Widok Timbuktu, miasta, które Leo Africanus opisywał w XVI wieku jako bajecznie bogatą metropolię, rozczarował Cailliégo swym ubóstwem. Podróżnik spędził tam zaledwie kilka tygodni, dowiadując się przy okazji, że przed nim przebywał w tym miejscu szkocki podróżnik Alexander Gordon Laing, zamordowany przez własnych przewodników niedaleko Timbuktu. 4 maja 1828 roku Caillié opuścił miasto, by wraz z karawaną niewolniczą dotrzeć przez Saharę do Tangeru, a stamtąd do Francji.