Все сыновья Брюлло обучались в столичной Академии художеств. 2 октября 1809 года «Карл Павлович Врыло, сын академика» был принят в число учеников этого престижного заведения, где многие годы преподавал его отец. Александр, старший брат, учился с ним в одном классе. Его работы производили на экзаменаторов несколько меньшее впечатление, зато он был собран, аккуратен, предельно дисциплинирован. Впоследствии Александр Брюллов станет знаменитым архитектором и выполнит несколько работ по заказу графини Юлии Самойловой, но всему своё время. Пока что юные Брюлло живут в Воспитательном училище при Академии, рисуют гипсы и делают копии с чужих оригиналов – Александр тщательно, Карл как бы между делом, скучая. Но разница меж ними огромна: Карл так очевидно талантлив, что ему прощаются и лень, и проказы. Застигнутый вдохновением, он часто рисует в неучебное время, и старшеклассники смотрят на него не как на равного, а как на того, кто стоит уже неизмеримо выше. Александр добивается успеха за счёт исполнительности, верного глаза и точной руки, Карл прислушивается только к своим внутренним ощущениям. Когда мальчики приходят домой на выходные и показывают отцу свои работы, Павел Брюлло сердится: считает, что Александру занижают оценки, тогда как Карл… Он не может понять, что смущает его в работах младшего сына, – пока ещё не осознаёт, насколько ярок его талант. Карл Брюлло всё делает по-своему, и с этим в конце концов смирятся и отец, и академики.
Отрочество мальчиков Брюлло совпало с лихими годами Отечественной войны. Когда Бонапарт перешёл Неман, по всей империи зазвучали патриотические речи, и даже искусство переоделось в солдатскую форму: музыка, живопись, литература поднимали боевой дух русских воинов, призывали на подвиг. Так часто вспоминались в те годы героические эпизоды отечественной истории, что это сыграло роль в том выборе, который сделал для себя юный Карл. Главной музой его стала Клио, интерес к истории он пронесёт через всю свою жизнь.
В 1813 году 14-летний Карл знакомится с молодым живописцем Орестом Кипренским, недавним выпускником Академии, автором героического портрета Дениса Давыдова. Кипренский – блестящий портретист, впоследствии запечатлевший для потомков Пушкина и Жуковского, – делает беглый набросок с юного дарования, и примерно в то же самое время Карл пишет свой первый автопортрет.
Другие знакомцы братьев Брюлло в ту пору – Александр Бестужев и Вильгельм Кюхельбекер. Имена из нынешних школьных учебников для Карла и Александра – живые, близкие люди. Именно Бестужев показал Карлу кусок лавы из Помпеи, который застыл в форме чаши… Но до Помпеи и её последнего дня пока что далеко.
В старших классах Карл увлекается театром, уговаривает товарищей ставить Шекспира и сам играет в спектаклях, исполняет комические и трагические роли с равной страстью и успехом. А ещё он помогает соученикам с их экзаменационными работами – правит их своей волшебной кистью, которую направляет рука Бога. Помогает Карл не за спасибо, семейная практичность у него в крови, но плату берёт небольшую.
Что до его собственных работ, то они сразу же после экзамена становятся образцами для копирования. «Гений искусства» (1817–1820, Русский музей, Санкт-Петербург), над которым художник трудился три года, представляет собой эталонный образец академической живописи. «Нарцисс, смотрящий в воду» (1819, Русский музей) производит впечатление даже на искушённую столичную публику. Александр Бестужев пишет о нём восторженный отклик для журнала «Сын Отечества»: «Нарцисс его прекрасен в полной силе слова… Талант и вкус молодого артиста заметны в каждой черте». Юношескую работу ученика приобретает для личной коллекции его учитель и наставник, известный живописец Андрей Иванов (отец знаменитого Александра Иванова, автора картины «Явление Христа народу»).