Przyczynił się również do stworzenia w Puławach pierwszej w świecie katedry gleboznawstwa.

Podczas całej swojej kariery naukowej był uczestnikiem, a następnie organizatorem i kierownikiem licznych wypraw geologicznych we wszystkie zakątki Rosji. Swoimi pracami bardzo przysłużył się nauce o glebach. Był autorem pierwszej naukowej definicji gleby i klasyfikacji rodzajów gleb, jako pierwszy uznał też gleboznawstwo za odrębną naukę.

Na jego cześć nazwano miasto Dokuczajewsk. Jego imię nosi również Centralne Muzeum Gleboznawstwa w Sankt Petersburgu.

Główne prace Овраги и их значение („Wąwozy i ich znaczenie”; 1876). Способы образования речных долин Европейской России („Sposoby wykształcenia się dolin rzecznych europejskiej części Rosji”; praca magisterska, 1878). Картография русских почв (Kartografia rosyjskich gleb; 1879). По вопросу о сибирском черноземе („W sprawie syberyjskiego czarnoziemu”; 1882). Схематическая почвенная карта черноземной полосы Европейской России („Schematyczna mapa gleb pasa czarnoziemów w europejskiej części Rosji”; 1882). Материалы по оценке земель Нижегородской губернии („Materiały do oceny ziem guberni niżegorodzkiej”; 14 tomów, 1882–1886, pod redakcją Dokuczajewa). Русский чернозём („Rosyjski czarnoziem”;