1880 — Приступает к чтению курса почвоведения в Лесном институте.

1881, весна и лето — Изучает пастбища и покосы государственных конных заводов. Публикует свою первую работу о восстановлении структуры почв залежей под влиянием естественной смены многолетних трав.

1881, ноябрь — В открытом заседании физико-математического факультета Петербургского университета защищает магистерскую диссертацию на тему «Нерастворимые фосфорнокислые соединения почв».

1882 — Начинает читать приват-доцентский курс почвоведения в Петербургском университете.

1882 — Поездка во Францию и Германию для изучения предохранительных прививок сибирской язвы. Начало дружбы с Л. С. Ценковским. Первые работы по микробиологии почвы.

1883–1884 — Публикует ряд статей о русском черноземе. Дискуссии с В, В. Докучаевым по этому вопросу.

1884 — Выход в свет популярных книг Костычева «Общедоступное руководство к земледелию» и «Учение об удобрении почв».

1885 — Начало научных исследований по степному лесоразведению. Чтение публичных лекций по вопросам травосеяния.

1886 — Публикует свои выдающиеся труды: «Почвы черноземной области России» и «Возделывание важнейших кормовых трав и сохранение их урожаев». 1886–1892 — Проводит изучение химических свойств почв нечерноземной полосы, особенно подзолистых почв, намечает ряд приемов их улучшения (известкование, удобрение фосфоритной мукой, травосеяние и т. д.).

1887 — Исследует Нижнеднепровские пески и намечает план их правильного использования.

1888 — Печатает свои работы по степному лесоразведению. Проводит исследование серых лесных почв и подзолов в связи с разрешением вопроса, на каких почвах фосфоритная мука увеличивает урожай. 1889–1890 — Костычев участвует в работах VIII съезда русских естествоиспытателей и врачей, выступает со своим известным докладом «Связь между почвами и некоторыми растительными формациями». Проводит и публикует свои исследования относительно образования, состава и свойств почвенного перегноя.

1890 — Путешествие в Крым и на Кавказ для изучения виноградных почв. Разработка методов их удобрения.

1891–1893 — Изучение засухи и причин, порождающих ее. Публичные лекции и многочисленные выступления в печати о мерах борьбы с засухой.

1893 — Назначается инспектором сельского хозяйства. Печатает очерк о почвах России для Всемирной Колумбовой выставки в Чикаго.

1894 — Занимает должность директора департамента земледелия.

1893–1895 — Организует сеть опытных сельскохозяйственных станций и составляет их программу, начинает глубокое изучение орошения, разрабатывает проект полной перестройки агрономического образования в России.

1895, 21 ноября — Смерть.

Избранные труды. Академия наук СССР. «Классики науки». М., 1951.

«Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства». Сельхозгиз. М., 1937 и 1949.

Влияние качества семян на урожай. «Соц. зерновое хозяйство». Саратов, 1939, № 4, стр. 32–51.

«О борьбе с засухами в черноземной области посредством обработки полей и накопления на них снега». В кн.: В. В. Докучаев, П. А. Костычев, К. А. Тимирязев, В. Р. Вильямс. «О травопольной системе земледелия». Учпедгиз. М., 1949, стр. 46—100.

Почвоведение (I, II, III). Курс лекций, читанный в 1886–1887 гг. «Классики естествознания» Сельхозгиз. М. — Л., 1940.

Краткий очерк химических свойств перегноя и их сельскохозяйственного значения (1876). Образование и свойства перегноя (1889). О некоторых свойствах и составе перегноя (1890). В кн. «История плодородия почв». Часть I. Учения о перегное почв в XIX веке. Сборник важнейших работ. Академия наук СССР, 1940, стр. 38–55; 348–372; 373–385.

Исследования Гельригеля над произрастанием хлебных растений. «Земледельческая газета», 1868, № 24, стр. 371–375.

Рецензия на книгу г. Советова «О разведении кормовых трав на полях». «Земледельческая газета», 1869, № 32, стр. 505–508.

Выводы г. Менделеева «О значении находящихся в почве питательных веществ». «Земледельческая газета», 1869, № 51, стр. 804–806.

Современное состояние учения о статике земледелия. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1869, ч. CI, стр. 188–226.

О жизни и возделывании красного клевера. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1872, июнь, стр. 215–233; август, стр. 417–441.

Розенберг-Липинский А.Практическое земледелие. Перев. с нем. П. Костычев с изм. и доп. в применении к России. Изд. 1-е, 1873; 2-е, 1876; 3-е, 1884; 4-е, 1888; 5-е. 1893.

Календарь русского сельского хозяина на 1874 год. СПб., 1874.

Краткий очерк химических свойств перегноя и их сельскохозяйственного значения. «Сел. хоз-во и лесоводство», 1876, январь, стр. 21–50.

Способствует ли разведение лесов уничтожению засух? «Отечественные записки», 1876, № 3, отд. II, стр. 1—33.