Летом 1874 г. Вернадские семьей отправились в Вену на международную выставку, посетили Прагу, Венецию, Дрезден. Но горе ожидало их: в тот год неожиданно скончался от туберкулеза старший брат Владимира – Николай. Смерть брата была огромной утратой для Владимира и еще больше сблизила его с отцом. Затем семья Вернадских переезжает в Петербург, где Владимир поступил в 1876 году в 4 класс 1-й Петербургской гимназии, а его отец открыл книжный магазин, типографию и добился разрешения издавать небольшой журнал «Экономист».
Петербургская классическая гимназия, где учился Вернадский, была одна из лучших в России. Здесь хорошо преподавались иностранные языки, история, философия. В дальнейшем Вернадский самостоятельно изучил несколько европейских языков. Он читал литературу, преимущественно научную, на пятнадцати языках, а некоторые свои статьи писал по-французски, по-английски и по-немецки. Интерес к истории и философии ученый сохранил на всю жизнь.
Владимир Вернадский, несмотря на веселый нрав, живость и внимательность к окружающим, был замкнутым ребенком со сложной внутренней жизнью. У него не всегда ладились отношения с матерью. Иногда приходилось выслушивать справедливые выговоры отца за не слишком усердную учебу и посредственную успеваемость. Гимназист Вернадский любил размышлять обо всем на свете, узнавать тысячи сведений и постигать науки не по принуждению, а по свободному движению души.
В Петербургской гимназии у Вернадского было замечательное окружение. Так, именно там он подружился со ставшим позднее известным путешественником – Андреем Красновым.
Вернадский наибольший интерес проявлял к истории, философии, славянским языкам и географии. В это время он сравнительно мало времени уделял изучению Земли, а в первой своей самостоятельной работе обратился к истории славян.
В 1881 году Владимир окончил гимназию и поступил в университет. Но в это же время семью Вернадских постигло горе – вторичное кровоизлияние в мозг у Ивана Васильевича, а в 1883 году он умер от третьего удара.
Огромное влияние на становление личности Вернадского, наряду с отцом, оказал его двоюродный дядя – Евграф Максимович Короленко. Способность видеть необычное в обычном, удивляться и сознавать ограниченность своих знаний – подобные качества, необходимые настоящему исследователю природы, натуралисту, приобрел Володя Вернадский в детстве в немалой степени благодаря Е. М. Короленко. Евграф Максимович будил в нем фантазию, пробуждал чувство благоговения перед окружающим миром, открывая неожиданные тайны в таких привычных созданиях, как звезды и небо, Луна и Земля. И еще одно качество, тоже необходимое настоящему ученому, – умение сомневаться, не поддаваться слепо влиянию авторитетов и общепринятых истин.