Восемнадцатилетним юношей Вернадский поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Для него открылась возможность проявить все свои способности в изучении естественных и точных наук, тем более что преподавали их светила русской науки – Д. Менделеев, Н. Бекетов, В. Докучаев, И. Сеченов, А. Бутлеров. Они сами занимались научными исследованиями и всячески стремились заинтересовать ими студентов. Под влиянием Д. Менделеева интерес Вернадского вскоре сосредоточился на проблемах Земли и космоса. Тогда и появились первые идеи об особенностях химии планеты и ее отличиях от лабораторной и космической химии. Эти направления были новыми для науки того времени и прямо указывали на будущее развитие геохимии и космохимии.
В университете Вернадский стал членом студенческого братства, куда входили ставшие позже известными учеными востоковед Ф. Ольденбург, историки А. Корнилов, И. Гревс, общественный деятель Д. Шаховской. Главными принципами этого своеобразного содружества единомышленников были честность, дружба, взаимопомощь. Различие профессиональных интересов не разъединяло, а наоборот, обогащало его участников, на долгие годы сохранивших верность своему братству.
Кстати, к этому студенческому сообществу присоединилась и группа девушек, среди которых была Наталья Старицкая, ставшая вскоре женой Вернадского. Знакомство с Натальей Егоровной оказалось судьбоносным. Владимир Иванович отмечал позже: «Эта встреча изменила мои, казалось, прочные планы». (Надо отметить, что в то время Вернадский обдумывал возможность покинуть Россию надолго, возможно, навсегда. Его возмущали самодержавное устройство и наследие крепостничества.) Дочь именитого и высокопоставленного государственного деятеля Е. П. Старицкого привлекла Вернадского недюжинным умом, благородством, образованностью, а главное, искренностью и добротой. Сначала Владимиру доставляло удовольствие просто беседовать с ней, но затем он понял, что его собеседница – тот самый близкий человек, который более всего подходит для семейной жизни. Вернадский сделал предложение и неожиданно для себя получил решительный отказ. Старицкая была на два года старше и сомневалась в прочности чувств своего поклонника. Но Владимир оказался настойчив, как никто из прежних женихов. Находясь в экспедиции, он писал Наталье Егоровне письма, в которых делился своими самыми сокровенными мыслями и чувствами. Это покорило молодую женщину, и в 1885 г. Вернадский и Старицкая поженились. Через два года у них родился сын Георгий, ставший впоследствии профессором русской истории Йельского университета в США.
После рождения сына Владимир Иванович уехал на два года в заграничную командировку, побывав в Италии, Германии, Франции и Швейцарии. Он проводил исследования в химических и кристаллографических лабораториях, принимал участие в геологических экспедициях, знакомился с новейшей научной и философской литературой. В Англии молодой ученый был избран членом-корреспондентом Британской ассоциации наук.
Вернувшись в Россию, Вернадский занял должность приват-доцента на кафедре минералогии Московского университета. В 1897 г., после защиты докторской диссертации по кристаллографии, он стал профессором. Через год у Вернадских родилась дочь Нина, впоследствии избравшая специальность психиатра.
В начале ХХ в. в печати появились первые публикации ученого по философии и истории науки. Оказалось, что вроде бы частные исследования о кристаллах можно связать с общими представлениями о мире и проблемами пространства-времени. Минералы для Вернадского были отражением и продуктом геологической истории, а живое вещество – частью Земли и космоса. За главным ему виделось общее; за фактами – выводы; за обобщениями – живая природа и познающий ее человек. Не случайно сам ученый говорил: «Философская мысль играет огромную, часто плодотворную роль в создании научных гипотез, дает много ценного для роста знаний и теории».
Слияние естественных наук и философии определялось для Вернадского тем, что он, по сути, практически никогда не ограничивал пределы своих исследований. И не только умело использовал научные факты, но еще и фантазировал, выдвигая оригинальные концепции и находя в них общие закономерности. Например, именно в наши дни ученые и философы стали глубже осознавать и ценить учение Вернадского о биосфере как целостной системе, о роли живого вещества и разума на планете, о симметрии и диссимметрии в природе, о геологическом и биологическом пространстве-времени.