Em 1853 começa suas expedições com uma visita a Medina e a Meca, na Arábia. É o primeiro ocidental a entrar nessas cidades, disfarçado, já que eram locais de peregrinação proibidos para não muçulmanos. Segue para a Somália, na África, em companhia do explorador inglês John Hanning Speke, na tentativa de localizar a então desconhecida nascente do rio Nilo.
A expedição não consegue cumprir o objetivo, mas, numa segunda tentativa, descobre o lago Tanganica, na República Democrática do Congo. Em 1866, Burton ingressa no serviço diplomático britânico e, entre outros locais, serve por algum tempo em Santos, no Brasil. Morre em Trieste, cidade italiana que na época pertencia ao Império Austro-Húngaro.
É autor de diversas obras, entre elas Narrativa Pessoal de um Peregrino a Medina e Meca (1855) e Primeiros Passos na África Oriental (1856), além de ter feito uma das mais conhecidas traduções de As Mil e Uma Noites.