Pak ho zaujala Amerika a začal plánovat expedici za oceán. Získal podporu kancléře Metternicha, který jej jmenoval přidělencem rakouského velvyslanectví v USA a poskytl mu také finanční podporu. Za to měl von Friedrichsthal posílat pravidelné zprávy o politických, ekonomických, sociálních a technologických aspektech každodenního života v Severní Americe.
Po cestě se v Paříži setkal s Alexandrem von Humboldtem, od kterého se dozvěděl o mayských památkách. Na počátku roku 1839 přistál v Nikaragui a nějakou dobu se věnoval zkoumání dosud neprobádaných oblastí Střední Ameriky, načež na konci roku 1839 odcestoval do Spojených států. Zde se vedle diplomatické činnosti snažil zjišťovat informace o mayské civilizaci.
V červenci 1840 se pak vypravil na poloostrov Yucatán, který byl v té době kromě několika měst a přístavů zcela neprozkoumaný. Vzal s sebou i čerstvě vynalezený fotoaparát daguerrotyp, s jehož pomocí pak dokumentoval svou cestu. To nebylo nijak jednoduché. Kvůli dlouhé době expozice mu u každého snímku muselo asistovat několik indiánů. Navíc mu práci komplikovalo šero v pralese.
Jeho cesta po Yucatánu však byla završena velkým úspěchem. Jako první Evropan totiž spatřil mayské město Chichén Itzá.
V dubnu 1841 se vrátil do New Yorku a odtud odplul do Evropy. Po cestě se opět v Paříži setkal s von Humboldtem a ukázal mu výsledky svých výzkumů. K nim patří i objev šesti nových rostlinných druhů.
Von Friedrichsthal si z tropů přivezl horečku, pravděpodobně způsobenou malárií, a po příjezdu do Vídně v roce 1842 umírá. Teprve pak do Evropy dorazily jeho sbírky. Ty potkal velmi prozaický osud. Jeho matka totiž všechno, včetně daguerrotypií, prodala.