Во время своих скитаний по степям при сборе материалов для «Русского чернозема», в годы проведения нижегородской и полтавской экспедиций, Докучаев научился очень быстро ориентироваться в степи. Считая выбор опытных участков и пунктов для метеорологических наблюдений очень важным делом, от которого зависит успех последующих практических выводов, Докучаев не доверял его никому. Он ходил по степи и сам ставил опознавательные знаки, намечая места для будущих станций. На самой высокой, точке водораздела рек Камышинки и Деркула Докучаев указал участок для станции № 1, а в долине реки Деркул — для станции № 2. Только когда все опознавательные знаки были расставлены, ученый успокоился.
Первый кирпич фундамента лесного опытного дела в России был заложен.
Для работы на опытных участках были привлечены энергичные и знающие люди, которые стали подлинными энтузиастами задуманного дела Докучаева. Почти все участки были выбраны в совершенно необжитых местах, лишенных подчас даже хорошей питьевой воды. Особенно тяжело здесь было зимой, когда бураны и метели отрезали самоотверженных работников станций от всего мира.
С начала лета 1892 года во всех этих глухих уголках уже кипела работа, и к августу все намеченные метеорологические станции были полностью оборудованы, снабжены приборами и приступили к работе. Такие незаурядные темпы свидетельствуют о блестящих организаторских способностях Докучаева.
Местное население вскоре очень полюбило работников опытных станций. Так, за Старобельской лесной станцией № 1 твердо укоренилось название «Трушевки», по имени первого ее наблюдателя Трушева.
Кроме работ по организации метеорологических станций и опытных участков, экспедиция летом 1892 года вела еще ряд исследований степной природы, и в январе 1893 года уже появился составленный Сибирцевым под руководством Докучаева печатный предварительный отчет о работе экспедиции за первое полугодие ее существования — с июня по ноябрь 1892 года. В отчете был помещен и общий проект опытных работ экспедиций. В это же время велись наблюдения по оформлению материалов полтавской экспедиции. К 1894 году было закончено печатание всех шестнадцати томов полтавских исследований.
В последующие годы, пока был жив Докучаев, дела «особой экспедиции» шли хорошо. Опытные участки окрепли и превратились в подлинно научные учреждения. Успешно шла работа на Великоанадольском участке, которым заведывал Георгий Николаевич Высоцкий, ставший впоследствии крупным ученым. Каменностепная станция (преобразованная в 1946 году в Институт земледелия центральной черноземной полосы имени В. В. Докучаева) существует и поныне и, храня заветы своего создателя, работает над внедрением в широкую колхозную практику различных мероприятий, улучшающих сельское хозяйство степной полосы.
Докучаев стремился привлечь на работу в «особую экспедицию» Измаильского, надеясь, что тот со временем станет начальником экспедиции. Измаильский и сам желал этого. Докучаев считал дело решенным, но неожиданно получил телеграмму: «Слег. Кровь горлом, разъезды не вынесу. Отказываюсь. Измаильский». Начальником пришлось остаться самому.
Он руководил «особой экспедицией» с 1892 по 1897 год. За этот небольшой для такого огромного дела срок под его редакцией было издано восемнадцать томов трудов экспедиции со множеством карт, чертежей, таблиц анализов. Это была колоссальная по объему и значению работа.
Труды Докучаева по всестороннему исследованию различных типов степных лесов, глубокая разработка им истории наших степей и их взаимортношений с лесом позволили нашему крупному ученому, ботанику и географу Г. И. Танфильеву считать Докучаева не только создателем почвоведения, но и родоначальником ботанической географии.
Нелегко было в царской России проводить такие крупные работы научно-исследовательского характера. Академик В. Р. Вильямс говорил, что работа Докучаева представляет собой «тот огромный первый толчок, который когда-то привел в движение научно-агрономические и общественные силы и направил их по правильному научному пути».
— Как бы предвидя те грандиозные работы по преобразованию природы, которые советский народ начинает осуществлять в наши дни, академик В. Р. Вильямс писал в 1936 году о роли и значении русских ученых и прежде всего Докучаева в деле борьбы с засухой и недородом в степных и лесостепных районах нашей родины: «Перед социалистическим сельским хозяйством степной полосы стоит крупнейшая задача — урегулировать водный режим почв этой области для того, чтобы навсегда покончить с засухами, неурожаями и создать условия для непрерывного повышения урожайности. Сделано весьма много, но еще больше предстоит сделать. Травосеянию, лесонасаждению, агротехнике и агрохимии принадлежит самая важная, самая крупная роль в этом деле. Поэтому вопросы условий произрастания леса в степной полосе, взаимодействие леса и травянистой растительности, зависимость от них и влияние на них климата и т. д. имеют весьма важное народнохозяйственное значение.