Третьим важным направлением стало палеогеографическое направление. Перед географами стояла задача поэтапно реконструировать ландшафт места Донского побоища. Им пришлось учитывать периодические колебания развития природы — ритмы разной степени интенсивности. Наиболее конструктивный ритм для местной лесостепи — так называемый 2000-летний ритм Шнитникова. Как правило, каждые 2000 лет на границах резких изменений тепла и влагообеспеченности происходит перестройка локальных ландшафтов, в том числе изменение характера флоры, гидрологического режима и почвообразовательных процессов. Время Куликовской битвы как раз приходится на переход от теплой влажной фазы (пика разрастания лесов в северной степной зоне) к более холодной. Период после битвы характеризуется суровыми погодными условиями, в литературе он известен как Малый ледниковый период, длившийся на протяжении XV–XVIII вв. Для этого времени характерны суровые зимы, короткий вегетационный период, активная эрозия почв, способствовавшая выравниванию рельефа. Это привело к тому, что сегодняшний ландшафт места сражения лишь отдаленно напоминает тот, какой был здесь во времена Дмитрия Донского. В результате палеоландшафтных исследований было установлено, что левобережье Непрядвы было почти сплошь покрыто лесными массивами. Изучение их расположения на правом берегу Непрядвы в XIV в. позволило очертить открытые степные пространства, где могли сойтись в битве многотысячные войска. Стало понятно, как выглядели многочисленные балки и отврежки балок в то время. Сейчас они сильно снивелированы под действием наносов и механизированной распашки. Во времена сражения глубина балок была ниже 2,5 м от современной дневной поверхности; многие балки были увлажнены и даже заболочены. По бортам балок рос лес. Эти беспрецедентные по масштабам и тщательности исследования производились под руководством сотрудника Института географии М. П. Гласко.
Непосредственный поиск самого места сражения являлся четвертым направлением исследований. В 1995 г. были продолжены поисковые работы на предполагаемом месте Донского побоища с использованием детекторов металла. Разрешающая поисковая способность их не превышает в среднем 30 см. Как правило использовалось одновременно семь металлоискателей.
На начальном этапе исследований отдельные операторы работали в индивидуальном свободном поиске (Участки 1–4, 6, 12). Методика оказалась неэффективной, и позднее, при отработке поискового участка, операторы разворачивались во фронтальную линию и охватывали одновременно полосу шириной 35–50 м. В этих случаях направление маршрута поиска привязывалось к естественным или антропогенным ориентирам (дорогам, отдельным деревьям, лесополосам, постройкам, водокачкам). После завершения работ контуры обследованной территории инструментально привязывались к топографическим картам. Методика получила название «прямолинейный групповой поиск». Подобным образом отработаны участки, расположенные в верховьях балки Рыбий Верх и в районе д. Хворостянки и Казинки.
На пяти участках (Карта 1, участки 5, 7, 11, 17) работы проводились по створам 10 м каждый, размеченным на местности при помощи веревок. Позднее ширина створов была уменьшена до 5 м.
Начиная с 2002 г. работы по поиску места сражения продолжил военно-исторический отряд ВДАЭ (Карта 1, участок 22). Благодаря палеоландшафтным и палеопочвенным исследованиям, проводившимся в 1995–2000 гг. специалистами Института географии РАН на правобережье Непрядвы, удалось вычленить безлесные участки, на которых могло происходить Куликовское сражение (Карта 1, Рис. 1–3).
Выбору места работ предшествовал анализ предметов вооружения и снаряжения, найденных при поисковых работах на территории Куликова поля. Сопоставив места находок, полученных ВДАЭ, и данные палеогеографов, а также картографировав оружие, найденное в XIX–XX вв., мы получили наиболее перспективный участок для поиска, который расположен в 2 км к югу от села Монастырщина и вытянут по оси СВ-ЮЗ. Он располагается между отвержками балки Рыбий Верх и реки Смолки (Карта 3). Рельеф участка ровный, наблюдается незначительное понижение в сторону отвержков балок.
Выбранный участок получил № 22, все последующие участки, выбранные для обследования в 2003–2005 гг., были определены в границах участка 22, внутри поделены на территориальные планшеты. Начиная с 2005 г. в рамках планшетов территория разбивалась на квадраты площадью 1 га. В каждом квадрате проводилась привязка находок.