Павел Андреевич – один из основателей русского агрономического почвоведения. Он уточнил само понятие «почва», особенности ее образования и истощения.
Свои взгляды на почвообразование Павел Андреевич изложил в книге «Почвы чернозёмной области России, их происхождение, состав и свойства».
Наиболее важной заслугой Костычева считается открытие роли почвенных микроорганизмов в разложении растительных остатков и формировании гумуса, выявление закономерностей этих процессов и способов влияния на них.
Павел Андреевич родился 24 февраля 1845 в семье крепостных крестьян.
В 1860 году закончил Шацкое уездное училище, после чего поступил в Московскую земледельческую школу.
В 1866 году был принят вольнослушателем в Санкт-Петербургский земледельческий институт, окончил институт в 1869 году.
С 1876 года преподавал на кафедре агрономии в Санкт-Петербургском университете, где стал профессором. Читал курсы почвоведения, химии, растениеводства и земледелия.
В 1877 году подключился к деятельности Вольного экономического общества, которую организовал В. В. Докучаев, по химическому анализу чернозёмов.
В 1881 году защитил магистерскую диссертацию на тему: «Нерастворимые фосфорнокислые соединения почв».
В 1882 году командирован в Германию и Францию для изучения прививок от сибирской язвы, работал в лаборатории Луи Пастера, что побудило его заняться почвенной микробиологией.
С 1885 года Павел Андреевич работал в Министерстве земледелия и государственных имуществ, а в 1894 году стал директором Департамента земледелия.