Избавившись от крепостной зависимости и став свободным человеком, Николай Васильевич сменил фамилию «Ульянин» на «Ульянинов», а затем «Ульянов». Вскоре он женился на дочери астраханского мещанина Алексея Лукьяновича Смирнова – Анне Алексеевне, которая родилась в 1788 году и была моложе мужа на 18 лет.
Исходя из некоторых архивных документов, писательница Мариэтта Шагинян выдвинула версию, согласно которой Анна Алексеевна – не родная дочь Смирнова, а крещеная калмычка, вызволенная им из рабства и удочеренная якобы лишь в марте 1825 года. Бесспорных доказательств этой версии нет, тем более что уже в 1812 году от этого брака родился сын Александр, умерший 4 месяцев от роду, в 1819 году на свет появился сын Василий, в 1821-м – дочь Мария, в 1823-м – Феодосия и, наконец, в июле 1831 года, когда отцу было уже за 60, – сын Илья.
Поселились они в Астрахани, у Волги, на так называемой Косе, на бывшей Казачьей улице в двухэтажном доме с кирпичным низом и деревянным верхом. Вместе с ними всю жизнь проживала и сестра Анны Алексеевны – Татьяна Алексеевна Смирнова, которую считали «крестной». И когда в 1837 году составляли списки рекрутского набора, мещанин Николай Ульянов и сыновья его Василий и Илья значились в них – «коренного российского происхождения».
После смерти Николая Васильевича заботы по содержанию семьи и воспитанию детей легли на старшего сына Василия Николаевича. Работая в ту пору приказчиком известной в Астрахани фирмы «Братья Сапожниковы» и не обзаводясь собственной семьей, он сумел обеспечить в доме не только достаток, но и дал младшему Илье образование.
В 1850 году Илья Николаевич окончил с серебряной медалью Астраханскую гимназию, поступил на физико-математический факультет Казанского университета, а в 1854 году успешно закончил его, получив звание «кандидат физико-математических наук» и право преподавания в средних учебных заведениях. И хотя ему было предложено остаться при кафедре для «усовершенствования в научной работе» – и на этом настаивал знаменитый математик Н. И. Лобачевский, – Илья Николаевич предпочел «карьеру» учителя.
Первым местом его работы – с 7 мая 1855 года – стал Дворянский институт в Пензе. Служба шла успешно. Его утвердили в должности старшего преподавателя математики старших классов, а в 1860 году наградили медалью «В память войны 1853–1856 годов» и дали чин титулярного советника.
В июле 1860 года сюда же на должность инспектора Дворянского института приехал Иван Дмитриевич Веретенников. Илья Николаевич подружился с ним и его женой, и в том же году Анна Александровна Веретенникова (урожденная Бланк) познакомила его с Марией Александровной Бланк, которая на зиму приезжала к сестре в гости. Илья Николаевич стал помогать Марии Александровне в подготовке к экзамену на звание учительницы, а она ему – в разговорном английском. Молодые люди полюбили друг друга, и весной 1863 года состоялась помолвка.
15 июля того же года, после успешной сдачи экстерном экзаменов