По возвращении из-за границы Богданов приступил к разработке отечественной орнитологии. Университетская коллекция птиц была приведена в относительный порядок, но обработка коллекции Зоологического музея, гораздо более обширной и полной, требовала еще серьезных усилий и времени.
Большой хаос царил и в орнитологической литературе. Описания отдельных видов у разных авторов противоречили друг другу, что очень затрудняло определение. Одни и теже формы подчас определялись как разные виды, границы их распространения указывались нечетко. Богданов должен был провести большую подготовительную работу.
В первую очередь он взялся за приведение в порядок коллекции птиц Кавказа, собранной еще во время путешествия 1870 г. В то время он расценивал свою поездку как рекогносцировку и не спешил с опубликованием ее результатов, надеясь посетить Кавказ вторично. Позже изучение Средней Азии отвлекло его от этой работы. Теперь же орнитологические коллекции Зоологического музея давали возможность в значительной степени дополнить кавказские материалы. На этой основе Богданов написал первую из трех своих крупных орнитологических работ — монографию «Птицы Кавказа». Она вышла в свет в 1879 г. В ней был дан анализ и критическая оценка всей известной в то время орнитологической литературы, описаны 323 вида птиц, для каждого вида приведена подробная синонимика названий и литературные источники, уточнены описания видов и места их обитания. Это была первая, но настолько полная систематическая сводка по птицам Кавказа, что она надолго стала настольной книгой русских орнитологов. М. Д. Рузский писал о ней четверть века спустя после ее публикации: «Описание птиц Кавказа принадлежит к лучшим фаунистическим произведениям и до сего времени является основной работой по орнитологии Кавказа» (II, 33, стр. 265). Не утратила она своего значения и до наших дней.
В 1881 г. была опубликована вторая монография из серии орнитологических работ Богданова — «Сорокопуты русской фауны и их сородичи», его докторская диссертация, которую он защитил в апреле того же года. Она представляет собою наиболее полный и интересный по широте охвата биологических вопросов труд Богданова. Материалом для нее послужила орнитологическая коллекция Зоологического музея Академии наук, где группа сорокопутов, обитающих в России, была представлена наиболее полно.
Первоначально Богданов ставил себе задачу проверить на небольшой группе птиц выработанные им принципы классификации, но результаты исследования вышли далеко за рамки этой цели.
