Многие годы непрерывной напряженной работы подорвали здоровье Докучаева. Нервное переутомление и расстройство вынудили его в 1895 г. оставить работу в Новой Александрии, а в 1897 г. выйти в отставку.

При первых признаках улучшения здоровья Докучаев снова начинал усиленно работать. Именно в последние годы жизни он развил и углубил свое замечательное учение о природе зональности. Он побывал в ранее не посещенных им зонах пустынь и субтропиков, занялся изучением смены природных и почвенных зон с высотой. В этих целях трижды (в 1898 — 1900 гг.) Докучаев побывал на Кавказе, а кроме того, в 1898 г. — в Бессарабии и в 1899 г. — в пустыне Каракумы, в 1900 г. — снова на Кавказе. Результатом кавказских путешествий Докучаева было составление им первой почвенной карты Кавказа и завершение учения о зональности природы концепцией о высотной зональности почв и природных условий.

В 1900 г. Докучаев снова заболевает, на этот раз неизлечимо, и отходит от научной деятельности. Тяжелая психологическая депрессия, угнетающее сознание своей неполноценности заполнили последние три года жизни. 23 октября 1903 г. великий ученый скончался от болезни легких. Могила его находится в Ленинграде, на Смоленском кладбище.

Незабываем облик Докучаева как человека. Неукротимая творческая энергия, железная воля, последовательность и настойчивость в достижении цели, выдающиеся организаторские способности, умение вести за собой и воспитывать помощников, требовательность к себе и другим, забота об учениках и молодежи, демократичность, простота, вплоть до некоторой внешней резкости и даже грубоватости, убежденность и уверенность в правоте своего дела — таким вспоминают Докучаева его ученики и последователи.

Раскрыть значение научного наследства Докучаева в кратком очерке чрезвычайно трудно. В начале очерка уже была указана исключительная разносторонность этого ученого, совмещавшего в себе почвоведа, геолога и географа, автора глубочайших обобщений, создателя новых наук и учений. Работы Докучаева протекали в неразрывной связи с самыми неотложными и жгучими запросами практики. Выдающийся полевой исследователь Докучаев явился новатором в организации особых комплексных экспедиций «по оценке земель». Сталкиваясь с многообразными запросами практики сельского хозяйства, в те времена беззащитного в борьбе с засухами и неурожаями, Докучаев выступил как пропагандист целенаправленного и комплексного воздействия на природу, организатор опытных станций, энтузиаст полезащитного лесоразведения и закрепления оврагов.

В начале своей деятельности Докучаев проявил себя как крупный геолог, знаток четвертичных отложений и геоморфолог. Его работа о способах формирования речных долин Русской равнины была передовой для своего времени по истолкованию роли эрозионных процессов в образовании рельефа равнины. Ценные вклады в четвертичную геологию сделал Докучаев своими исследованиями озерно-ледниковых бассейнов, зональности древнеледниковых отложений, происхождения лёсса.

Интересы Докучаева в области четвертичной геологии привели его к изучению почв. До трудов Докучаева в исследовании почв господствовали односторонние геологический и агрохимический подходы, что было особенно характерно для немецкого почвоведения. Геологи рассматривали почву лишь как верхний слой в напластовании горных пород (так, например, чернозем принимали за морской нанос) и не учитывали всей сложности связей почвы с остальными компонентами природы. Почвоведы агрохимического толка видели в почвах прежде всего химические вещества, на которые можно влиять внесением удобрений. Таким образом изучались лишь химизм и механический состав почв, рассматриваемые метафизически, вне учета их происхождения и развития.

Являясь стихийным материалистом и глубоко ощущая необходимость изучать явления в их развитии и взаимодействии, Докучаев заинтересовался причинами различий между отдельными типами почв в их плодородии, во внешних признаках, химизме и механическом составе. Это привело Докучаева к изучению вопросов происхождения и развития почв, к созданию генетического почвоведения.

Докучаев поставил изучение почв на действительно научную основу и, выступая как подлинный новатор, фактически создал совершенно новую отрасль знания. Именно в связи с заслугами Докучаева наша страна оказалась общепризнанной родиной почвоведения. Этот приоритет неоднократно подтверждался на международных конгрессах и конференциях почвоведов, всегда проходивших под знаком триумфа нашего почвоведения. Бес пристрастные ученые всех стран признали почвоведение русской наукой. Наличие докучаевского подхода к характеристике почв служит теперь мерилом достоинств любого труда по почвоведению: работы, не учитывающие докучаевских принципов, кажутся анахронизмом и не могут конкурировать с работами почвоведов-докучаевцев. Ярким показателем глубины влияния русского почвоведения на мировую науку является и то, что даже такие исконные русские народные понятия, как чернозем и подзол, проникли без перевода в зарубежную литературу и оказались принятыми в научный обиход в качестве точных терминов во всем мире.

Докучаев раскрыл всю сложность связей между почвами и остальными компонентами природы и выяснил, что в числе факторов-почвообразователей оказались все компоненты природы и деятельность человека, а также фактор времени, учет которого Докучаев особенно подчеркивал: тем самым он дал совершенно новое понимание почв как особого естественноисторического тела, установил закономерности зональности почвенного покрова, заложил основы географии и картографии почв и таким образом оказался во главе нового научного направления в естествознании. Анализ причин почвообразования, выяснивший, что причинами этими оказались все стороны природы, привел Докучаева к необходимости изучить природу как целое; таким образам великий почвовед вырос в великого географа-природоведа, хотя сам Докучаев и не считал себя географом.

Оценивая в 1898 г. место и роль современного почвоведения, Докучаев писал: «В последнее время все более и более формируется и обособляется одна из интереснейших дисциплин в области современного естествознания, именно — учение о тех многосложных и многообразных соотношениях и взаимодействиях, а равно — и о законах, управляющих вековыми изменениями их, которые существуют между так называемыми живой и мертвой природой, между: а) поверхностными горными породами, b) пластикой земли, с) почвами, d) наземными и грунтовыми водами, е) климатом страны, f) растительными и g) животными организмами (в том числе, и даже главным образом, низшими) и человеком — гордым венцом творения».

Эта наука, по Докучаеву, находится в самом центре всех важнейших отделов современного естествознания, сближает и даже связывает их. Докучаев пророчески писал, что уже недалеко время, когда эта синтетическая наука по праву «займет вполне самостоятельное и почетное место, со своими собственными, строго определенными задачами и методами, не смешиваясь с существующими отделами естествознания, ни тем более, с расплывающейся во все стороны географией».

Действительно, география времен Докучаева, являвшаяся в основном описательной наукой, больше механически суммировала, нежели органически синтезировала данные ряда специальных наук, почему и вызывала упрек в расплывчатости. Поэтому Докучаев и оговаривает, что его «новая наука» не должна смешиваться с тогдашней географией. Однако весь ход развития науки, особенно в советское время, привел к тому, что география в свою очередь развивалась и обогащалась по своему содержанию, стремясь стать комплексной, синтетической наукой, в которой мы без труда узнаем черты науки, предвосхищенной Докучаевым.

Известно еще одно высказывание Докучаева о географии, в связи с учреждением географической секции на VIII съезде русских естествоиспытателей и врачей (1889 — 1890 гг.).

«Это нововведение, — писал Докучаев о новой секции, — тем отраднее и интереснее, что кафедра географии в университетах... перенесена теперь с филологического на физико-математический факультет — родной ей по общности принципов, методов и задач... Прибавим к сказанному, что пора же, наконец, русским географам, столь много сделавшим по изучению наших, особенно азиатских, окраин, обратиться к исследованию внутренних частей России, которые, в сущности, известны нам весьма мало».

Докучаев подчеркивал, что современное ему естествознание изучало преимущественно отдельные тела — минералы, горные породы, растения, животных или отдельные явления, происходящие в земле, воде и воздухе. Но пока еще не изучались их (тел и явлений) соотношения, «та генетическая, веко вечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами явлениями, между мертвой и живой природой... А между тем, именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют... лучшую и высшую прелесть естествознания».

Насколько тесно и глубоко переплетались в Докучаеве почвовед и комплексный природовед (в современном понимании — физико-географ), видно из следующего его высказывания: «...Ближе всего к упомянутому учению, составляя, может быть, главное, центральное ядро его, стоит (не обнимая, однако, его вполне)... новейшее почвоведение, понимаемое в нашем русском смысле слова».