В течение семи лет, с 1878 г. по 1885 г., Тихомиров служит преподавателем латинского языка и истории в Николаевской гимназии.
>5Затем он был назначен директором Троицкой мужской гимназии Оренбургской губернии, с которой долгие 18 лет будет связана его педагогическая карьера. В эти годы Россия и узнала его как выдающегося ученого, просветителя и полиглота, о котором сообщали все ведущие энциклопедии и словари империи. Он зарекомендовал себя и в качестве профессионального историка, первая развернутая рецензия на вышедшую в 1906 году первую часть знаменитого «Курса русской истории» В.О.Ключевского принадлежала перу И. А. Тихомирова.>8 Несколько изданий в Санкт-Петербурге выдержал составленный им «Атлас по всеобщей и русской истории для средних учебных заведений»>9.
В 1878 году состоялся первый выпуск Николаевской гимназии. Выпускников было всего трое, а результаты курса никак нельзя признать достаточными. Приходится отметить, что отношение к делу в Николаевской гимназии 70-х годов было еще вполне канцелярским, а древним языком уделялось недостаточно внимания. Тем не менее, общество Царского Села признавало деятельность Николаевской гимназии вполне удовлетворительной, что было отмечено в отчёте о деятельности гимназии.
Значительные перемены происходят в гимназии с приходом второго директора, сменившего скончавшегося в 1887 году Пискарёва – Льва Александровича ГЕОРГИЕВСКОГО (1860—1927?), выпускника упомянутой выше Лейпцигской русской филологической семинарии, сына сенатора А. И. Георгиевского, статского советника, преподавателя древних языков, прослужившего директором Николаевской гимназии с 1887 по 1896 год.>10
Одновременно занимаясь литературной и переводческой деятельностью, Георгиевской редактировал «Реальный словарь классических древностей по Любкеру», опубликовал ряд статей педагогического содержания в «Журнале Министерства народного просвещения». Возможно эти публикации, вкупе с сенаторским постом отца, позволили ему занять высокую должность директора, которая приравнивалась к генеральской, в возрасте всего лишь 27 лет.
С приходом Георгиевского начинается период расцвета Николаевской гимназии, в которой училось тогда уже более 200 человек. Новый директор обладал незаурядными способностями как к научной, так и к администраторской деятельности. Заручившись поддержкой министра просвещения Делянова, Георгиевский вводит в школе обязательный курс греческого языка с чтением авторов, для преподавания которого в полном объёме обучение в гимназии было продлено до 8 лет, а в первом классе введена латынь.