В 1876 году семья возвратилась Санкт-Петербург и после окончания гимназии, в1881 Володя поступил на естественное, отделение физико-математического факультета Императорского Санкт-Петербургского университета. Он стал участником почвоведческих экспедиций (1882, 1884), а под руководством В. В. Докучаева работал над кандидатской работой – «О физических свойствах изоморфных смесей».
В 1939 году в письме, направленном в организационный комитет по случаю 120-летнего юбилея университета, В. И. Вернадский писал: «Я старый студент Петербургского Университета выпуска 1885 г., в блестящую пору его жизни – ученик Докучаева, Менделеева, Фаминцына, Глазенапа, Иностранцева, Бекетова, Меншуткина, Костычева, Воейкова, Фандерфлита, Петрушевского, Богданова, Вагнера. Всё моё университетское прошлое оказало решающее влияние на мою жизнь…»
За участие в студенческой сходке был арестован полицией и был знаком с А. И. Ульяновым. Стал членом народнического кружка Д. И. Шаховского («Приютинское братство»), где познакомился со своей будущей женой Натальей Егоровной Старицкой. с которой прожил более 56 лет, она была единомышленником во всех его делах. Вместе с супругой Владимир Иванович подбирал материалы для будущей книги «Пережитое и передуманное». В семье было двое детей, которые эмигрировали в советское время: Сын Георгий был одним из лидеров движения евразийцев, стал известным в США как исследователь русской истории. Дочь Нина, училась в Праге, была замужем за археологом Н. П. Толлем работала врачом-психиатром в США. Внучка – Татьяна.
В 1885—1890 годах, работая на кафедре минералогии, Владимир Иванович был избран хранителем Минералогического кабинета Императорского Санкт-Петербургского университета. После провала «Заговора первого марта», он был командирован университетом в Италию, Францию и Германию для продолжения обучения и подготовки к профессорскому званию. В 1889 году помогал Докучаеву в подготовке и показе почвенной экспозиции на Всемирной выставке в Париже, за которую «Отдел русских почв» выставки был награждён золотой медалью.
Осенью 1890 года В. И. Вернадский был приглашён в Москву и утверждён приват-доцентом кафедры кристаллографии и минералоги Императорского Московского университета. После защиты в 1891 году магистерской диссертации перед молодым преподавателем встали серьёзные задачи: разработка лекций по минералогии и кристаллографии; упорядочение минералогического кабинета и музея; проведение исследований в химической лаборатории. Для наведения порядка в минералогическом кабинете Вернадский привлёк своих студентов. В. И. Вернадский так охарактеризовал свою работу со студентами: «…И в поле, и в лаборатории выступало на первое место изучение парагенезиса минералов; стали совершаться минералогические экскурсии (чуть ли не впервые в университетском образовании в России).
В основу всего было положено возможно