1883–1884 — Публикует ряд статей о русском черноземе. Дискуссии с В, В. Докучаевым по этому вопросу.

1884 — Выход в свет популярных книг Костычева «Общедоступное руководство к земледелию» и «Учение об удобрении почв».

1885 — Начало научных исследований по степному лесоразведению. Чтение публичных лекций по вопросам травосеяния.

1886 — Публикует свои выдающиеся труды: «Почвы черноземной области России» и «Возделывание важнейших кормовых трав и сохранение их урожаев». 1886–1892 — Проводит изучение химических свойств почв нечерноземной полосы, особенно подзолистых почв, намечает ряд приемов их улучшения (известкование, удобрение фосфоритной мукой, травосеяние и т. д.).

1887 — Исследует Нижнеднепровские пески и намечает план их правильного использования.

1888 — Печатает свои работы по степному лесоразведению. Проводит исследование серых лесных почв и подзолов в связи с разрешением вопроса, на каких почвах фосфоритная мука увеличивает урожай. 1889–1890 — Костычев участвует в работах VIII съезда русских естествоиспытателей и врачей, выступает со своим известным докладом «Связь между почвами и некоторыми растительными формациями». Проводит и публикует свои исследования относительно образования, состава и свойств почвенного перегноя.

1890 — Путешествие в Крым и на Кавказ для изучения виноградных почв. Разработка методов их удобрения.

1891–1893 — Изучение засухи и причин, порождающих ее. Публичные лекции и многочисленные выступления в печати о мерах борьбы с засухой.

1893 — Назначается инспектором сельского хозяйства. Печатает очерк о почвах России для Всемирной Колумбовой выставки в Чикаго.

1894 — Занимает должность директора департамента земледелия.

1893–1895 — Организует сеть опытных сельскохозяйственных станций и составляет их программу, начинает глубокое изучение орошения, разрабатывает проект полной перестройки агрономического образования в России.

1895, 21 ноября — Смерть.

Избранные труды. Академия наук СССР. «Классики науки». М., 1951.

«Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства». Сельхозгиз. М., 1937 и 1949.

Влияние качества семян на урожай. «Соц. зерновое хозяйство». Саратов, 1939, № 4, стр. 32–51.

«О борьбе с засухами в черноземной области посредством обработки полей и накопления на них снега». В кн.: В. В. Докучаев, П. А. Костычев, К. А. Тимирязев, В. Р. Вильямс. «О травопольной системе земледелия». Учпедгиз. М., 1949, стр. 46—100.

Почвоведение (I, II, III). Курс лекций, читанный в 1886–1887 гг. «Классики естествознания» Сельхозгиз. М. — Л., 1940.

Краткий очерк химических свойств перегноя и их сельскохозяйственного значения (1876). Образование и свойства перегноя (1889). О некоторых свойствах и составе перегноя (1890). В кн. «История плодородия почв». Часть I. Учения о перегное почв в XIX веке. Сборник важнейших работ. Академия наук СССР, 1940, стр. 38–55; 348–372; 373–385.

Исследования Гельригеля над произрастанием хлебных растений. «Земледельческая газета», 1868, № 24, стр. 371–375.

Рецензия на книгу г. Советова «О разведении кормовых трав на полях». «Земледельческая газета», 1869, № 32, стр. 505–508.

Выводы г. Менделеева «О значении находящихся в почве питательных веществ». «Земледельческая газета», 1869, № 51, стр. 804–806.

Современное состояние учения о статике земледелия. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1869, ч. CI, стр. 188–226.

О жизни и возделывании красного клевера. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1872, июнь, стр. 215–233; август, стр. 417–441.

Розенберг-Липинский А. Практическое земледелие. Перев. с нем. П. Костычев с изм. и доп. в применении к России. Изд. 1-е, 1873; 2-е, 1876; 3-е, 1884; 4-е, 1888; 5-е. 1893.

Календарь русского сельского хозяина на 1874 год. СПб., 1874.

Краткий очерк химических свойств перегноя и их сельскохозяйственного значения. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1876, январь, стр. 21–50.

Способствует ли разведение лесов уничтожению засух? «Отечественные записки», 1876, № 3, отд. II, стр. 1—33.

Возделывание картофеля. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1877, январь, стр. 83–96; февраль, стр. 173–194.

Влияние качества семян на урожай. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1877, март, стр. 199–218.

О сельскохозяйственной химической станции при Лесном институте. «Земледельческая газета», 1879, № 32, стр. 506–508.

Из степной полосы Воронежской и Харьковской губ. («Наблюдения и исследования над почвой и растениями».) «Сел. хоз-во и лесоводство», 1881, июль, стр. 251–270; август, стр. 301–317.

Нерастворимые фосфорнокислые соединения почв. СПб., 1881.

Исследование пяти образцов черноземных почв для проверки теории Грандо. В кн.: «Физико-химические исследования почвы и подпочвы черноземной полосы Европейской России». СПб., 1881, вып. 2, стр. 9—27.

Чем разнится почва степных полей от почвы пашен и залогов. «Земледельческая газета», 1881, № 35, стр. 620–623.

Происхождение солонцов и превращение их в удобные для культуры места. «Земледельческая газета», 1882, № 42, стр. 777–778.

Состав различных рыбных продуктов и несколько слов об их пищевом значении. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1883, № 10, стр. 47–58.

Пастбища и покосы государственных конских заводов. Журнал «Коннозаводство», 1884, № 1, стр. 1—15.

Об условиях образования черноземных почв. «Тр. Вольного эконом, об-ва», 1884, том III, вып. 2, стр. 129–155. (Доклад П. А. Костычева в Вольном эконом, об-ве и прения, вызванные этим докладом.)

По вопросу о происхождении чернозема. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1884, декабрь, стр. 259–282. (Рецензия на книгу В В. Докучаева «Русский чернозем».)

Учение об удобрении почв. СПб., 1884.

Общедоступное руководство к земледелию. СПб, изд 1-е, 1884; изд. 2-е, 1894; изд. 3-е, 1901; изд. 4-е, 1905; изд. 5-е, 1909; изд. 6-е, 1911; изд. 9-е, 1922.

Цопф В. Дробянки-бактерии. Перевели с нем., значительно дополнив, Xр. Гоби и П. Костычев. СПб., 1884.

Практическое руководство к разведению мериносовых овец (по Мичке-Колланда). Перевод-извлечение. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1884, январь, стр. 37–53; апрель, стр. 237–270; май, стр. 61–89; июнь, стр. 145–159; сентябрь, стр. 43–64; октябрь, стр. 89—108; ноябрь, стр. 237–258.

Учение о механической обработке почв. СПб., 1885.

Что такое подзолистая почва. «Земледельческая газета», 1886, № 42, огр. 883.

Возделывание важнейших кормовых трав и сохранение их урожаев (силосование и приготовление сена). 1-е изд., 1886, 2-е изд., 1895; 3-е изд., 1912.

Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства. Ч. I. Образование чернозема. СПб., 1886.

О прививках антракса в больших размерах. Исследование проф. Ценковского относительно предохранительных прививок сибирской язвы овцам. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1887, февраль, стр. 143–152.

Алешковские пески. «Ежегодник Лесного института», 1888 год 2-й, стр. 185–228.

К вопросу о степном лесоразведении. «Лесной журнал», 1888, № 2, стр. 216.—236; № 6, стр. 892–897.

На каких почвах фосфоритная мука увеличивает урожай. Исследование подзола и причин улучшения его фосфорной мукой. (Посвящается Александру Николаевичу Энгельгардту.) «Сел хоз-во и лесоводство», 1888, апрель, стр. 351–370; май, стр. 1—11.

Образование и свойства перегноя (статья первая). «Тр. СПб об-ва естествоиспытателей», том XX, 1889, отд. ботаники, стр. 123–168.

Связь между почвами и некоторыми растительными формациями. «Тр. VIII съезда естествоиспытателей и врачей», секция ботаники, отд. V, 1890, стр. 37–60.

О некоторых свойствах и составе перегноя. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1890, октябрь, стр. 115–134.

Об обводнении южной степной полосы России. «Записка Русск., техн. об-ва», 1891, вып. 2, стр. 56–59.

О вредности выворачивания подземного слоя. «Земледельческая газета», 1891, № 7, стр. 143.