По окончании университета в 1885 г. Вернадский был оставлен при нем хранителем минералогического кабинета и вел активную научно-исследовательскую работу в области минералогии, кристаллографии и смежных наук. Покушение на жизнь царя Александра III и арест А. Ульянова (1887 г.) чуть не оборвали успешно начавшуюся карьеру ученого. Чтобы избежать его увольнения, Вольное экономическое общество отправило Владимира Ивановича исследовать залежи фосфоритов в Смоленской губернии. А ранней весной 1888 г. университет командировал его на стажировку к выдающимся специалистам в области кристаллографии: П. Гроту – в Мюнхен, Л. Лe Шателье и Ф. Фуке – в Париж. В течение двух лет молодой ученый побывал в Германии, Австрии, Италии и Франции, работал в различных научных учреждениях, где, кроме прочего, заинтересовался еще и органической и неорганической химией.
Сразу по возвращении Вернадский был назначен руководителем кафедры минералогии физико-математического факультета Московского университета и вместе с Докучаевым занимался почвоведческими исследованиями на Полтавщине. В 1891 г. он уже стал приват-доцентом, семь лет спустя защитил докторскую диссертацию «Явления скольжения кристаллического вещества» и был назначен профессором минералогии и кристаллографии Московского университета. К этому периоду относятся и его первые работы по геохимии – новой науке, которую Вернадский развил из генетической минералогии, а также геологические исследования на Левобережной Украине, Урале, в Польше, Крыму. Лекции, огромные научные изыскания, работа над фундаментальными проблемами не отдалили, однако, ученого от общественной жизни. С 1892 г. он неоднократно избирался земским гласным Моршанского уезда Тамбовской губернии, где располагалось его родовое имение Вернадовка. Во время голода 1895 г. ученый активно участвовал в кампании по сбору средств для крестьян и был одним из организаторов и деятельных членов так называемого «Приютинского братства». В течение семи месяцев вместе со своими друзьями и единомышленниками Вернадский не покладая рук спасал крестьян от голодной смерти. Эта же гражданская позиция заставила его в знак протеста против репрессивной анти-студенческой политики министерства просвещения и полицейского произвола выйти в отставку вместе с другими профессорами и преподавателями, оставив пост помощника ректора.