Во время плавания Алексей Петрович имел честь и удовольствие общаться с герцогом – мужем великой княгини Марии Николаевны и президентом Академии художеств. Его высочество горячо поддержал художественные начинания своего собеседника и попросил сделать зарисовки интересных видов, которые встречаются и ещё встретятся во время совершаемого вояжа.
На Мадейре герцог Лейхтенбергский представил Алексея Петровича находившемуся там Карлу Брюллову. Рассмотрев работы моряка-художника, признанный мастер живописи, наряду с замечаниями, высказал однозначное одобрение натурных этюдов Боголюбова: «Эге, да вы, батюшка, краску бойко месите, продолжайте, а главное, рисуйте построже». Стоит ли говорить о том, насколько воодушевила похвала мэтра начинающего живописца.
Спустя месяц «Камчатка» взяла курс к родным берегам. Переполненный впечатлениями Боголюбов взялся за разбор сделанных им в путешествии зарисовок, чтобы использовать их для создания полноценных работ, и осознал вдруг острейшую потребность в обстоятельном постижении техники рисунка и живописи.
По прибытии в Петербург общительный и целеустремлённый морской офицер свёл знакомство с некоторыми воспитанниками Академии художеств. Он также сблизился с профессором академии, известным скульптором Петром Карловичем Клодтом, благодаря поддержке которого получил бесплатный билет для посещения рисовальных классов. Тогда же в жизнь Алексея Петровича ворвались чудо-марины Ивана Константиновича Айвазовского. В восприятии Боголюбова их ошеломительный «блеск красок» затмил даже тёрнеровские морские пейзажи. Пленённый творениями Айвазовского, Боголюбов решил взять на вооружение метод работы мастера – писать «всё сразу… ибо свежее этого ничего нельзя воспроизвести». Позднее, правда, умудрённый опытом Алексей Петрович критически взглянет на столь покоривший его когда-то творческий метод прославленного мариниста.
Весной следующего, 1850 года «Камчатка» отправилась в Лиссабон, и во время этого плавания вновь состоялась встреча Боголюбова с его высочеством герцогом Максимилианом Лейхтенбергским. Покидая судно, ставшее на ремонт в голландском порту, герцог обратился к Алексею Петровичу: «А вы, господин Боголюбов, мне сделайте то, что начали. Я жду от вас альбом моего вояжа. Желаю вам счастья и науки, и чем быть дюжинным офицером, будьте художником, кажется, вы тут вновь успеете». «Великой минутой» назвал Боголюбов этот памятный эпизод, коренным образом изменивший его судьбу. Слова герцога неожиданно освободили горячо влюблённого в живопись морского офицера от оков сомнений, и он безоглядно свернул на новую дорогу жизни, указанную ему «Богом и герцогом».
Максимилиан Лейхтенбергский снабдил Боголюбова разрешением императора принять морского офицера в Академию художеств. Более того, ему, не имевшему альтернативных источников дохода, позволили остаться на службе. Боголюбов, зачисленный вольноприходящим в рисовальный класс академии, продолжал пользоваться покровительством Клодта. Моряк-художник подарил скульптору привезённую им с Мадейры живую обезьянку, увековеченную в образе «проказницы мартышки» на знаменитом памятнике Крылову в Летнем саду. В своих воспоминаниях художник очень тепло отзывался о Петре Карловиче: «Семейство его было всё художественное. Радушье и гостеприимство царило в доме, где в безрукавке наш знаменитый скульптор принимал и царей и всех добрых людей».
Академическими педагогами Боголюбова стали Максим Никифорович Воробьёв и Богдан Павлович Виллевальде. Но Алексей Петрович не подчёркивал их определяющего влияния в своём становлении как художника. Айвазовский, не являясь профессором академии, сыграл, пожалуй, куда более значительную роль в художественном развитии моряка.
Первую серебряную медаль в 1851 году принесла Боголюбову картина «Китобои», сюжет которой полностью стал плодом фантазии художника, на китобойных судах ему бывать не приходилось. И хотя работа была продана за совсем малые деньги, награда, за неё полученная, окончательно уверила начинающего художника в правильности избранного пути. Тогда же, используя свои этюды с натуры, документы и рассказы очевидцев, Боголюбов исполнил картины «Вид Кронштадта», «Наводнение в Кронштадте в 1824 году» и счёл для себя возможным преподнести их самому императору. За каждое полотно ещё неискушённый живописец был вознаграждён бриллиантовым перстнем. А три работы «Бой брига “Меркурий” с двумя турецкими кораблями», «Вид Смольного монастыря с Большой Охты» и «Отбытие герцога Максимилиана Лейхтенбергского из Лиссабона» были отмечены малой золотой медалью.