Однако детские годы Вернадского не были сплошным праздником. Тяжелая болезнь отца, чуть не стоившая ему жизни, и другое потрясение — смерть Николая — вызвали глубокие переживания и раздумья. «Мои заметки и воспоминания 1874 года» — такое название носят его записи в год, когда он теряет брата и начинает систематически вести дневник. В них есть такое признание: «Да, есть две вещи, которые нелегко перенести, — горе, постигшее семейство, и потерю Отечества». Как это ни странно, но, возможно, в переживаниях этого времени лежит глубинная первопричина его будущей всецелой обращенности к науке. Оказывается, с детства Владимир был наделен странными, пугавшими его самого качествами: он страдал наследственным лунатизмом, ему было дано во сне и наяву вызывать образы дорогих людей, в том числе умерших, причем в яркой, галлюцинаторной форме, и вступать с ними в контакт. Сразу после смерти брата, с которым его соединяла такая интимная, душевная связь, он вначале «из-за страха» (его собственное объяснение в поздних дневниках) стал решительно глушить в себе такого рода мистические рецепторы.
Учеба в гимназии, сначала харьковской, а затем петербургской, не вызвала у него энтузиазма и осталась в памяти в связи с устойчивым чувством несвободы. Он находил отдушину в чтении и беседах с отцом и друзьями. Две темы волновали Вернадского более всего: судьба славянства и его будущее (в эти годы шла русско-турецкая война) и природоведение (гимназии давали естественные дисциплины в крайне ограниченной и примитивной форме). Решив, что «по двум путям углубляться невозможно», увлеченный миром, открывшимся ему на страницах книг А. Гумбольдта, Ч Дарвина, Владимир делает свой выбор. Студентом естественного отделения физико-математического факультета Петербургского университета Вернадский становится в восемнадцать лет. И еще одна удача в жизни — учителя. Ими оказались люди творчески свободные, волевые, порядочные: химики Д. Менделеев и А. Бутлеров, физиолог И. Сеченов, ботаник А. Бекетов и особенно В. Докучаев, почвовед, давший толчок к созданию синтетического естествознания, соединяющего в систему природу живую и мертвую. Кроме обязательных предметов Вернадский посещает лекции на других отделениях; намечает обширную программу самообразования, в которую входит значительный блок наук общественных история, демография, философия, политэкономия. Его интересуют нестандартные концепции в естествознании, истории науки, художественном творчестве, религиеведении; он сотрудничает в научно-литературном обществе; участвует в экспедициях и полевых наблюдениях.