На этот раз Докучаеву помотал агроном А. И. Кытманов. Оба исследователя в течение лета 1881 года совершили много экскурсий. Помощь Кытманова позволила Докучаеву значительно расширить район, который первоначально намечалось обследовать. Результаты поездки оказались очень удачными, и, вернувшись осенью 1881 года в Петербург, Докучаев почувствовал в себе достаточно сил, чтобы окончательно решить проблему чернозема. Он доказал, что черноземы могут образоваться на всех породах, а не только на лессах или других породах, богатых углекислой известью. Характер материнской породы, разумеется, оказывает влияние на свойства почвы и на содержание в ней гумуса, но возникновение определенного почвенного типа, например чернозема, вызывается совместным влиянием всех природных факторов или, как называл их Докучаев, факторов почвообразования, а именно: климата, растительных и животных организмов, материнской пароды, рельефа местности и возраста страны.
Докучаев твердо устанавливает такие свойства почвы, которые позволяют считать ее особым природным телом и выводят ее за пределы царства минералов. Мысль о том, что «почва — четвертое царство природы», высказанная Докучаевым в этот период, становится одним из краеугольных камней почвоведения — новой самостоятельной науки, созданной в России.
С осени 1881 года ученый начинает окончательно оформлять весь огромный, накопленный им полевой, лабораторный и литературный материал, создавая первую в истории мировой науки подлинно почвоведческую работу «Русский чернозем». Однако и в это время он не прекращал полевых экспедиционных работ и в том же 1881 году принял предложение Нижегородского губернского земства о проведении сплошного обследования почв всей Нижегородской губернии. Эта новая большая работа не затормозила окончания «Русского чернозема». Напротив, ряд материалов нижегородской экспедиции, собранных летом 1882 года, был широко использован Докучаевым в «Русском черноземе».
Над «Русским черноземом» Докучаев работал семь лет, не оставляя в это время других занятий, из которых многие, например чтение лекций в университете, отнимали немало времени. Он не считал себя вправе держать под спудом готовый материал и охотно делал свои открытия достоянием научной общественности. Ученый-новатор страстно любил полемику, диспуты и умел их вести, умел и любил прислушиваться к мыслям других ученых, использовать их возражения.
Еще в 1877 году, то есть в самом начале своих исследований, он опубликовал две статьи о черноземе: «Обзор имеющихся сведений о русском черноземе» и «Итоги о русском черноземе». В этих статьях Докучаев подводил итоги всего проделанного в области изучения черноземов и давал критический разбор теорий их происхождения. Уже эти две статьи заставили ученых говорить о Докучаеве как о крупном исследователе, не только геологе, но и почвоведе. В период с 1878 по 1881 год Докучаев опубликовал еще ряд работ о черноземе и в том числе большую интересную статью на французском языке, которая вывела Докучаева, а вместе с ним и все русское почвоведение на международную арену.
Особенно крупное событие в истории русского почвоведения и в жизни Докучаева произошло в 1882 году, когда он выпустил в свет «Схематическую почвенную карту черноземной полосы Европейской России». Это была первая почвенная карта нового типа во всей международной почвенно-картографической практике. Почвенная картография и в наши дни ведется, строго говоря, по тем же принципам, которые были положены в основу первой карты Докучаева. Почва рассматривалась Докучаевым как самостоятельное природное тело, возникшее в результате совокупной деятельности всех природных факторов. Такой принцип был огромным шагом вперед в науке о почве, и все предыдущие почвенные карты России — карты Шторха, Веселовского, Вильсона, Чаславского — с этого момента навсегда стали документами, имеющими только исторический интерес. В 1882 году Докучаев на страницах печати поднимает вопрос о сибирском черноземе. Ежегодно публикуемыми статьями Докучаев все время держал научные круги в известном напряжении, привлекал все новых и новых исследователей к решению проблемы чернозема.