В 1882 г. Докучаев принял предложение нижегородского губернского земства произвести, в видах более правильной расценки земель, полное исследование губернии в геологическом, почвенном и вообще естественно-историческом отношениях.
Докучаев стал рассматривать почвы как самостоятельное природное тело, которое сформировалось под воздействием целого комплекса факторов окружающей природной среды. Этому способствовали разнообразие природных условий и генетических почв России. Особое внимание Докучаев уделял исследованию чернозема. Им была составлена программа исследований чернозема европейской России. В 1883 г вышло сочинение Докучаева ""Русский чернозем"", в котором он детально рассмотрел область распространения, способ происхождения, химический состав чернозема, принципы классификации и методы исследования этой почвы. В 1888 Докучаев организовал постоянную Почвенную комиссию при Вольном экономическом обществе с целью исследования почв, дальнейшей разработки почвенной классификации и методики составления почвенных карт. Им была создана классификация почв. Докучаевым выделено семь мировых зон: бореальная, северная лесная, лесостепная, степная, сухих степей, аэральная зона пустынь, субтропическая. Это деление - основное в русской школе физической географии.
В 1892 - 1893 гг. Докучаев, в качестве начальника особой экспедиции лесного департамента, руководит геологическими и почвенными изысканиями на опытных степных участках Юга России. В 1892 - 93 годах Докучаев временно исполнял обязанности директора новоалександрийского института и руководил преобразованием его в высшее сельскохозяйственное и лесное учебное заведение.
По инициативе Докучаева созданы краеведческие музеи в Нижнем Новгороде и Полтаве, обоснована необходимость создания музеев при местных отделениях Петербургского общества естествоиспытателей.
Работы: ""Овраги и их значение"" (1876); ""Итоги о русском черноземе"" (1877); ""Картография русских почв"" (1879); ""По вопросу о сибирском черноземе"" (1882); ""Схематическая почвенная карта черноземной полосы Европейской России"" (1882); ""О нормальной оценке почв Европейской России"" (1887); ""Материалы по оценке земель Полтавской губернии"" (выпуски 1 - 13, 1889 - 92); ""К вопросу о соотношениях между возрастом и высотой местности, с одной стороны, характером и распределением черноземов, лесных земель и солонцев, с другой"" (1891); ""Наши степи прежде и теперь"" (1892).