Неутомимый миссионер углублялся все дальше. Он открыл реку Замбези, которую считал большой дорогой для сообщения Европы с внутренней Африкой. На реке Замбези он увидел грандиозный водопад шириной до 1800 метров и высотой до 120 метров, который назвал именем английской королевы Виктории. Наконец, оставив свое семейство, он в сопровождении лишь нескольких туземцев прошел через всю Африку — сначала с востока на запад, а потом с запада на восток на пространстве восемнадцати тысяч верст.

Вернувшись в Великобританию в 1856 году, Ливингстон оказался там национальным героем. На него, как из рога изобилия, хлынул ливень наград и отличий. На волне популярности Давид издал книгу «Путешествия и исследования миссионера в Южной Африке». Она быстро разошлись в 70 тысячах экземпляров, заняв в истории издательского дела такое же незаурядное место, как и в истории географических открытий. Британское правительство сочло полезным использовать его авторитет среди африканских племен и назначило Ливингстона консулом области Замбези. Так, в 1858 году он снова оказался в Африке. На этом континенте он предпринял еще несколько экспедиций, оказавшихся не особо удачными и для самого Ливингстона — во время одной из них умерла от малярии его жена, и для британской короны, для которой они стали убыточными.

Репутация Ливингстона как великого путешественника оказалась подорванной. И чтобы возродить ее, он задался целью исследовать еще одну неизученную территорию Африки и найти истоки Нила. В ходе нее он открыл два новых больших озера — Бангвеулу и Мверу, но главное — столкнулся с огромными трудностями. Обессиленный, измученный тропической лихорадкой, потерявший способность ходить, Давид в 1871 году лежал в Уджиджи и ожидал смерти. Но неожиданно пришла помощь: до него добрался журналист Генри Мортон Стенли, специально откомандированный американской газетой «Нью-Йорк Герольд» на поиски Ливингстона. Стенли привез продукты и лекарства. Давид вскоре пошел на поправку. Но едва оправившись, вновь устремился на поиски истоков Нила. Их он так и не нашел. В пути Ливингстон опять заболел малярией.

1 мая 1873 года он умер вблизи открытого им озера Бангвеулу. Его нашли стоящим на коленях возле кровати. Словно бы и после смерти миссионер продолжал молиться. Африканцы, которые почитали его самого как бога, подвергли тело бальзамированию. Сердце его похоронили в африканском городе Читамбо, а тело доставили в порт, откуда оно было переправлено в Британию. Там его погребли в Вестминстерском аббатстве, а на могиле установили мемориальную доску с надписью: «Перенесенный верными руками через сушу и море, покоится здесь ДАВИД ЛИВИНГСТОН, миссионер, путешественник и друг человечества».