Докучаев понял, что отныне жизнь его определена. Его задача -разгадать, понять, изучить чернозёмы, великое богатство родины, на них, через них выяснить и показать общие законы, управляющие почвенным покровом земного шара.

Докучаев не знал, что первым подошёл к разгадке чернозёма величайший русский учёный Ломоносов, который в 1742-43 годах писал: «Итак, нет сомнения, что чернозём не первообразная и не первосозданная материя, но произошёл от согнития животных и растущих тел со временем...». Пока же Докучаев сделал один важный вывод — мало фактов, и он составляет «программу исследования чернозёма».

Докучаев не просто теоретизировал на основании двух-трёх десятков или сотен фактов, это были исследования и описания вида «где, как, что» — так описывает географ вновь открытую страну. Докучаев старательно изучает границы чернозёма, эти ломаные линии, за которыми лежат «серые лесные земли» на севере, а на юге, примыкая к «шоколадным» почвам степей Причерноморья, земли «каштановые с бурыми».

Докучаев старательно изучает границы чернозёма, изучает чернозём «горовой», предельно чёрный, косые пласты чернозёмов склонов, мощный коричневый чернозём долин, Белгородские песчаные чернозёмы, солонцеватые - на Харьковщине и Полтавщине, скелетные и грубые - с Южного Урала, эоловый, ветром навеянный чернозём рыхлых холмиков и почвенных «дюн» под Брянском.

В степях стоят курганы - скифские, Батыевы с наросшим слоем земли, и Докучаев отыскивает и описывает стоянки каменного века, собирает коллекции первобытных орудий, что позволяет высоко оценить заслуги Докучаева как археолога.

Он заканчивает большую работу, дающую ответ на вопрос «что такое почва?». Почва - это особое природное тело, вернее, целая самостоятельная категория тел. От горных пород они отличаются резко. Есть свои определённые законы развития их, и по этим законам их и надо познавать; есть своя закономерность и в распространении почв.

А факторы, которые своим совместным действием образуют почвы, - это органическая жизнь (прежде всего растительность и низшие организмы), климат, рельеф, высота местности; Докучаев добавляет ещё, что надо знать, конечно, исходную «материнскую породу» и «возраст» (почвенный и геологический) страны.

Чернозём образован накоплением перегноя травянистой степной растительности. «Материнскими породами» здесь были лесс, мел, глины, выветренные граниты. То, что многим казалось парадоксом, - это важнейший, основной факт: лес с его гигантскими массами отмирающей растительности не только не создавал чернозёма, но останавливал его образование всюду, где вторгался в степи.

Чернозёмная полоса ограничена сложным комплексом природных условий. Слишком мало перегноя накапливают знойные, сухие, бедные жизнью степи крайнего юга. Северный рубеж чернозёма совпадает в общем с изотермой +20°С.

Защита докторской диссертации Докучаева «Русский чернозём» состоялась в 1883 году. Эта работа, решительно порывавшая со всеми принятыми, идущими, главным образом, от немецкой геологической школы воззрениями на почву, открывала перед наукой новый мир фактов и явлений.

Одним из оппонентов по докторской диссертации Докучаева был Менделеев - гроза диссертантов. Великий химик и универсальный естествоиспытатель во время защиты диссертации, по словам современников, «рассыпался в похвалах». Так родилась новая наука, которая получила не традиционное греко-римское название, а русское - «почвоведение».

«Докучаевская идея почвообразования состоит в том, что почва образуется взаимодействием сил на поверхности земли: горных пород, воды, ветра, солнца и живых организмов, тогда как раньше её считали чем-то вроде горной породы. Докучаев доказал, что почва - живое образование» (Аксёнов).

В качестве профессора (по манере чтения лекций его сравнивали с Менделеевым) Докучаев преподаёт в университете минералогию, но его влияние на студентов выходило за рамки преподаваемого предмета, он начинает большую программу изучения почв, мечтая составить почвенную карту всей России.

Вот как описывает В.Сафонов Докучаева-лектора: «Он входил в аудиторию. Начинал читать. Без всяких красот. Но - странное дело! - полёт мухи был бы слышен в аудитории. Он говорил со страстным убеждением, которое заставляло слушать, потом захватывало и покоряло слушателей... Редко кому было дано так неотразимо привлекать к себе молодые души и сердца, создавать , по-настоящему преданных учеников, как этому громадному, внешне суровому, даже грубоватому человеку...»

В этот период как раз и сложилось почвоведение как наука. Докучаев отделил её от минералогии и стал рассматривать как результат взаимодействия солнечной энергии, горных пород и сложной жизни растений, насекомых, животных. Будущий академик Вернадский, слушая лекции Докучаева, участвуя в его экспедициях, впоследствии писал: «Он дал могучий толчок научной мысли и работы». Именно Докучаев пригласил молодого Вернадского стать хранителем минералогического кабинета, что во многом определило всю последующую работу Вернадского.

Докучаеву был присущ размах, он не был только учёным, он был крупным научным деятелем, научным организатором, который мог наладить в огромных масштабах свои исследования, что давало возможность ему не только заинтересовать, но и привлекать к работам студентов, буквально каждый из которых впоследствии стал самостоятельным и думающим учёным.

В 1882-87 годах Докучаев организует большую Нижегородскую экспедицию, при этом он разработал план всестороннего исследования не только почв, но и других природных ресурсов Нижегородской губернии. Участие в экспедиции Докучаева студента Вернадского позволило последнему записать: «...Какое наслаждение "вопрошать" природу, "пытать" её! Какой рой вопросов, мыслей, соображений! Сколько причин для удивления, сколько ощущений приятного при попытках обнять своим умом, воспроизвести в себе ту работу, какая длилась века в бесконечных её областях».

Итогом экспедиции стали 14 томов материалов, где было дано не только самое подробное описание Нижегородской губернии, но и была изложена стройная наука о почвообразовании, являющаяся завершающей идеей «русского чернозёма».

В 1886 году Докучаев даёт первую научную классификацию почв, он будет уточнять и изменять свою генетическую классификацию почв, общую картину распределения и закономерного чередования почв по великой русской равнине. В 1886 году, когда была опубликована его классификация, она была уже не просто итогом открытий, но и программой действия для науки, в первую очередь, для русской науки.

Многие годы не прерывалась связь профессора Василия Васильевича Докучаева с его бывшим студентом - Владимиром Ивановичем Вернадским. Так во время пребывания Вернадского в Париже Докучаев просил его взять на себя заботы по устройству почвоведческого раздела русского павильона на Всемирной выставке в Париже 1889 года. В том же году Докучаев сам ненадолго отправляется за границу в Париж, Берлин, Вену.

«Среди экспонатов по почвоведению главным оказался присланный Докучаевым один кубический метр чернозёма, вырезанный из ковыльной степи под Воронежем. Этот образец "царя почв" произвёл большое впечатление на посетителей. Начиная с выставки, в мировую науку вошёл русский термин "чернозём", стала известна вообще русская почвоведческая школа» (Г.Аксёнов «Вернадский», М., 2001). Докучаевская коллекция «русских почв» получила на этой выставке золотую медаль.

После выставки Докучаев - главный организатор съезда русских естествоиспытателей и врачей, секретарь Петербургского общества естествоиспытателей, он участвует в работе Геологического комитета, редактирует «Материалы по изучению русских почв».

Ему 43 года, его имя называют рядом с именами Менделеева, Тимирязева, Иностранцева, братьев Ковалевских. Силы его кажутся неисчерпаемыми.