В начале 1766 г., случайно натолкнувшись на книгу «Труды Вольного экономического общества», Болотов установил заочную, но весьма тесную связь с этим обществом, основанным в 1765 г. в Петербурге, а затем вступил в его члены. Вскоре работы Болотова регулярно стали печататься в «Трудах». Особенно хорошие отношения установились у Андрея Тимофеевича с ученым секретарем «Общества» Андреем Андреевичем Нартовым.
Строго, размеренно текла жизнь Андрея Тимофеевича." весной, летом и ранней осенью - работа в полях, садах, наблюдения и эксперименты, поздней осенью и зимой - работа в кабинете, обработка полученного материала, чтение отечественной и иностранной литературы (с переводом наиболее интересных статей на русский язык), написание статей и книг.
Молва о любознательном и трудолюбивом тульском помещике разнеслась далеко за пределы губернии. Знакомые, а порой и незнакомые люди обращались к нему с запросами о ведении хозяйства, посылали семена новых растений. Эта известность сыграла важную роль в дальнейшей судьбе Болотова.
Императрица Екатерина II решила купить для себя Киясовскую волость (ныне Михневский район Московской области) и поручила князю С. В. Гагарину провести все необходимые работы, связанные с покупкой и дальнейшим управлением волостью. Последний обратился за советом в Вольное экономическое общество, и там А. А. Нартов порекомендовал ему А. Т. Болотова. После коротких переговоров Андрей Тимофеевич согласился съездить в Киясовку, обследовать волость и, если будет признана целесообразной ее покупка, принять управление ею. Все это было сделано, и летом 1774 г. Болотов был назначен управителем царской волости и вместе с семьей переехал в Киясовку.
Там он продолжил как свои разнообразные ботанические исследования, так и широкие опыты по земледелию и растениеводству. В частности, ему удалось заложить крупномасштабный опыт по замене трехпольной системы земледелия выгонной системой, о чем он думал уже давно, но никак не мог осуществить в своем имении из-за величайшей чересполосицы, существовавшей в те времена.
В 1776 г. Андрей Тимофеевич был назначен управителем Богородицкой, тоже царской, но еще более крупной волости. С. В. Гагарин, весьма интересовавшийся экспериментом с новой системой земледелия, поручил Болотову составить подробную инструкцию для нового управителя Киясовской волости, с тем чтобы тот мог продолжить опыт. Инструкцию-то Андрей Тимофеевич составил, но при передаче дел своему преемнику убедился в величайшей невежественности последнего и понял, что эксперимент обречен на неудачу. Так оно и случилось. Долго еще горевал Болотов о несбывшейся мечте, так как в Богородицке условия уже были другие, и повторить свой опыт с заменой трехпольной системы земледелия выгонной системой ему не удалось.
На новом месте Андрей Тимофеевич прожил 20 лет. Это, пожалуй, был самый плодотворный период его деятельности. Начальство Болотова не вмешивалось в хозяйственную и научную деятельность управителя, тем более, что по сравнению с предшественниками он обеспечил значительно большую доходность волости, а господскую усадьбу привел в такое состояние, что все приезжающие .сюда испытывали величайшее восхищение.
Не всё, конечно, в течение двадцатилетнего периода шло гладко и спокойно. Посещали семью болезни. Болел не только сам Болотов, но и особенно часто его жена и дети. Не обходила стороной дом Андрея Тимофеевича и «гостья с косой». Еще в Дворянинове выхватила она у него двух сыновей: двухлетнего Дмитрия в 1768 г. и пятилетнего Степана в 1773 г. В Богородицке дважды -проливала семья слезы по безвременно ушедшим из жизни детям - Александре в 1778 г. и Варваре в 1782 г. Обе жили только по году.
Случались и другие несчастья, например пожары. Однажды дотла сгорел дом управителя со всем его имуществом. Особенно горевал тогда Андрей Тимофеевич об утраченной библиотеке, а также о сгоревших дневниках и журналах.
Однако было и много хорошего. В Богородицк приехал Андрей Тимофеевич уже с четырьмя детьми. В Дворянинове родились Елизавета (1767 г.), Павел (1771 г.) и Анастасия (1773 г.). В Киясовке к ним прибавилась Ольга (1775 г.), а в Богородицке - Екатерина (1778 г.). Болотов любил детей, они были ему в радость.
А сколько приятных минут доставляли ему удачные эксперименты, когда его любимцы - растения в полях, в лесах и садах по-своему отвечали на поставленные им вопросы.
Ответов с каждым годом становилось все больше, Андрея Тимофеевича уже не удовлетворяла публикация статей в «Трудах» Вольного экономического общества, он мог написать значительно больше.
Болотов задумал издавать собственный журнал. Поиски возможных путей привели его в типографию Московского университета, которую в семидесятых годах XVIII века арендовал книготорговец Ридигер. С этим предприимчивым немцем и договорился Андрей Тимофеевич об издании журнала, которому было дано название «Сельский житель». Правда, совместная работа с Ридигером продолжалась недолго, всего две книги журнала вышло в 1778-1779 гг. Но зато какие это были книги. Только в первой книге были напечатаны статьи, каждая из которых содержала сведения об уникальных открытиях в биологической науке. Таковы, например: «Об улучшении лугов», «О неспособности сладких яблонь принимать прививку», «О посеве яблочных почек».
В дальнейшем судьба свела Болотова с другим замечательным деятелем России XVIII века - Николаем Ивановичем Новиковым. Содружеству этих великих людей человечество обязано тем, что и в наше время, более двухсот лет спустя, можно пользоваться сорока томами болотовского «Экономического магазина» - этого кладезя сельскохозяйственной мудрости.
«Экономический магазин» печатался в течение 10 лет (1780-1789 гг.) и, по всей вероятности, издавался бы и далее, но журнальная полемика Новикова с Екатериной II после пугачевского восстания обернулась для того заточением в Петропавловскую крепость, а другого подобного издателя Болотову найти уже не удалось.
Через всю свою жизнь пронес Андрей Тимофеевич любовь к садам - и плодовым, и декоративным. Где бы он ни жил, всюду он оставлял после себя сады. В Дворянинове у него было несколько садов, приносивших большие доходы и отличавшихся необыкновенной красотой. Особенно великолепный парк создал Андрей Тимофеевич в Богородицке при дворце Екатерины II, построенном по проекту замечательного русского архитектора И. Е. Старова, для побочного сына императрицы - А. Г. Бобринского. Это был первый пейзажный парк в России, созданный русским человеком по собственному проекту, и в свое время его называли чудом садово-паркового искусства.
Основную планировку города Богородицка тоже закладывал Болотов. Когда было принято решение об отделении города от волости и застройке его, наместник Н. М. Кречетников поручил Андрею Тимофеевичу подготовить проект. Тот предложил план, согласно которому и был построен город.
В 1796 г. скончалась Екатерина И, Взошедший на престол Павел I сразу же объявил А.Г. Бобринского своим братом и наряду с другими почестями пожаловал ему Богородицкую волость с дворцом и парком. Болотов отказался от должности управителя и вернулся в Дворяниново.
Первые годы после возвращения в имение ученый посвятил главным образом приведению его в надлежащий порядок. Нельзя, конечно, сказать, что хозяйство в усадьбе было запущено. Живя в Богородицке, не забывал Андрей Тимофеевич наведываться в родные места, тем более, что имение находилось по пути из Богородицка в Москву, а управителю частенько приходилось ездить по служебным делам. Однако это все были кратковременные наезды, во время которых хозяин не только не успевал что-то сделать, но и не всегда замечал упущения. Теперь предстояло все исправить.