Отставка для Кошелева стала началом нового, гораздо более интенсивного периода жизни. Как сложившийся либерал, он хорошо понимал цену и выгоду свободы, возможности самому строить и осуществлять свои жизненные планы. А планы были грандиозные: «Постараюсь сделаться первым агрономом России. Менее чем в пять лет я удвою свои доходы и произведу чувствительное улучшение в положении крестьян. За границей буду обращать особое внимание на агрономию и относящиеся к ней науки. Я устрою сельское хозяйство по новому способу, я буду производить сахар, примусь за всевозможные предприятия, – одним словом, постараюсь с возможной пользой употребить свое время», – писал он в своем дневнике. По наследству Кошелев получил имения в Ряжском уезде Рязанской губернии и Новоузенском уезде Самарской губернии, но для осуществления своих замыслов он специально приобрел большое имение Песочня в Сапожковском уезде Рязанской губернии, где и проводил летом бо́льшую часть времени. Песочня стала не только резиденцией Кошелева, но и административным центром его огромного хозяйства, включавшего, кроме имений, дома в Москве и Рязани, административные конторы на территориях, где Кошелев держал винные откупа. Откупные операции в то время были довольно распространенным видом предпринимательства как в купеческой, так и в дворянской среде. Это был не самый благовидный, но очень эффективный способ обогащения. Ветхий винокуренный завод, доставшийся ему в 1835 году вместе с имением Песочня, после модернизации стал весьма рентабельным (его оборот составлял до 43 000 рублей в год). В 1838 году ввиду падения цен на зерно Кошелев все свои хлебные запасы пустил на винокурение, а также взял на откуп города Сапожок, Коломну, Зарайск, Егорьевск, Ряжск и Спасск. Позже он расширил территорию своей винной монополии за счет некоторых населенных мест Тамбовской губернии. Уже в первый год доход от откупных операций перевалил за 100 000 рублей серебром; только в 1848 году он откажется от откупов, став за десять лет одним из богатейших людей империи.
Впрочем, богател Кошелев не только откупами: его программа «агрономической революции» неуклонно выполнялась. Если при покупке Песочни он вообще не обнаружил господской запашки, то после расчистки бросовых земель в сельхозоборот были введены 1300 десятин пашни, и эта площадь в дальнейшем все увеличивалась. На него работали около 5500 крепостных. В Песочне Кошелев очень жестко регламентировал крестьянские повинности, установив для большинства крепостных трехдневную барщину, а для оброчных – сумму в двадцать пять рублей серебром с тягла (в среднем по губернии было меньше двадцати рублей). 3607 десятин лесных угодий, которые крестьяне считали своими (нередко они возили лес на продажу в город), Кошелев велел окопать рвом и отпускал их только за деньги или натуральные повинности. Те же порядки действовали и в отношении пастбищ. За порубку леса и потраву лугов налагались штрафы или чувствительные наказания.
Кошелев постоянно мучился вопросом: «Как противодействовать русской лени?» – и в начале 1830-х годов даже хотел создать для этого особое общество. Он всегда подозревал в лености своих крепостных. Будучи человеком деятельным и неутомимым, он готов был требовать этого от других со всей возможной жесткостью.
В Песочне, кроме винокуренного, строятся маслосыродельный, крахмально-паточный и сахарный заводы, мастерские по ремонту сельскохозяйственного инвентаря, кожевенный цех, две мельницы, кирпичный завод. Развивается племенное животноводство (1000 голов крупного рогатого скота, из них 300 – дойных коров). Для улучшения породы выписывали холмогорских, английских, голландских и тирольских быков. В результате возникла проблема с кормами, потребовались новые посевные площади, культура травосеяния, специальные машины. Кошелев все чаще выезжает за границу, знакомится с передовой агрономией и уборочной техникой. С середины 1840-х годов он ежегодно посещает сельскохозяйственные выставки в Генте (Бельгия), о которых с восхищением рассказывает на заседаниях Московского и Лебедянского обществ сельского хозяйства. Во время посещения в 1851 году Всемирной выставки в Лондоне Кошелев познакомился с герцогами Бедфордом и Нортумберлендом и побывал в их владениях, где более всего интересовался хозяйствами фермеров, арендующих у них землю. По возвращении в Россию он приглашает членов Московского и Лебедянского обществ сельского хозяйства на съезды в Песочню. Там он впервые в России демонстрировал купленные в Лондоне жатку Мак-Кормика и плуг Смаля, сеялку и пропашник Гаррета, конные грабли Смита, молотилку Голмеса, зернодробилку и соломорезку Баррета. В конце 1840-х – начале 1850-х годов Кошелев опубликовал десятки статей об использовании сельскохозяйственных машин в «Трудах императорского Вольного экономического общества», «Земледельческой газете» и других изданиях.