«Страна болот и песков, рек с длиннейшими заболоченными дельтами и широкими, плоскими поймами, вдоль которых очень часто тянутся холмы дюнных песков; страна, где весенние разливы рек распространяются на необозримые пространства и где они держатся до осени» — так охарактеризовал Полесье военный топограф Иосиф Ипполитович Жилинский.
Поводом для детального изучения Полесья было сильное сокращение на правобережье Днепра луговых пространств из-за распашки земель – возникла необходимость увеличить площадь лугов за счет болот. И в 1873 г. была создана Западная экспедиция но осушению болот во главе с И. Жилинским.
За 25 лет (1873—1898 гг.) исследователи охватили территорию Полесья около 100 тыс. км2, выполнили около 600 измерений высот, составили карту края. Материалы экспедиции Жилинского еще в рукописи были использованы А. А. Тилло для составления гипсометрической карты. «Полесье представляет обширную равнину, как бы дно гигантского плоскодонного сосуда с приподнятыми краями... Меньше всего приподнят западный край котловины, который составляет Балтийско-Черноморский водораздел. Сама же равнина состоит из двух слегка наклоняющихся друг к другу плоскостей, по линии пересечения которых протекает... Припять» (И. Жилинский).
Междуречье Припяти и ее левого притока Ясельды у 52° с. ш. представляет, как выяснил Жилинский, почти горизонтальную низменность (высотой 130-140 м), занятую Пинскими болотами (названы по р. Пина, система Ясельды). Здесь «как бы центр, куда стремятся все главные притоки Припяти. Достигнув ее, они почти лишаются уклонов, теряют скорость, прокладывают в слабой почве множество русел, при малейшем повышении уровня воды выступают из берегов и, затопляя огромные пространства, придают местности характер... жидкого болота». Экспедиция описала и нанесла на карту почти 300 озерков и около 500 рек Полесья общей длиной до 9 тыс. км. Засняты были крупные притоки Днепра – Принять, Березина, Тетерев и притоки Припяти – Горынь, Стоход, Стырь, Турья, Уж, Ясельда, Птичь.
В 1889 и 1891 гг. Полесье изучал пионер русского болотоведения географ Гавриил Иванович Танфильев; он пересек этот край в шести разных направлениях. На юге, на границе с лёссовым Волынским плато, Танфильев выделил низменное Bолынское Полесье. Результаты исследований он изложил в двух небольших работах, ставших классическими. По Г. Танфильеву, там преобладают не сфагновые, а травяные болота и торфяники, довольно легко поддающиеся осушению. Такие болота удерживают воду и после окончания половодья, даже летом. Он пришел к важному выводу: осушение Полесских болот не вызовет обмеления Днепра.
С 1894 по 1908 г. в Полесье работал Павел Аполлонович Тутковский. Используя гипсометрические данные Жилинского, других исследователей и свои замеры (около 300), он значительно уточнил представление о рельефе Полесья. В междуречье Ясельды и Пины он впервые описал невысокую, слабохолмистую возвышенность – Загородье. Он установил северную границу Волынского лёссового плато, обнаружив на территории Полесья выходы лёсса и северное окончание южнорусской кристаллической полосы (у 51°20’ с. ш.), где речные долины, по большей части мало выработанные, «местами достигают глубины свыше 20 м, обставлены обрывистыми скалистыми берегами и имеют характер каньонов». В заболоченных местностях Полесья П. Тутковский выявил и положил на карту пять возвышенностей, в том числе Овручский кряж (высота – до 316 м, длина – около 50 км), с которого стекают правые притоки нижней Припяти.