У мальчика была бонна-немка, и он в совершенстве знал немецкий язык. Сухомлинов говорил и по-польски, поскольку среди воспитанников Александровского кадетского корпуса в Вильне (ныне – Вильнюс), куда его определили в 1861 г., половину составляли поляки.
В 1863 г., в разгар Польского восстания, это учебное заведение расформировали, а воспитанников вывезли в Санкт-Петербург. 25 лучших из них, включая Володю Сухомлинова, зачислили в 1-й кадетский корпус, который в 1864 г. был преобразован в 1-ю Санкт-Петербургскую военную гимназию [17, с. 12–13].
После её окончания Владимир Сухомлинов 26 августа 1865 был зачислен юнкером во 2-е военное Константиновское училище. Но уже 1 сентября того же года, т. е. менее чем через неделю, его перевели в Николаевское кавалерийское училище [192, с. 703]. Сухомлинов сообщает в воспоминаниях, что перевод был осуществлен согласно его желанию [172, с. 13]. С этого времени Владимир Сухомлинов был связан с конницей и лошадями, любовь к которым он пронёс через всю жизнь.
В 1867 г. Владимир Сухомлинов был выпущен из Николаевского училища корнетом в лейб-гвардии Уланский Его Величества полк, размещенный в Варшаве. Прослужив там четыре года, он в 1871 г. поступил в Николаевскую академию Генерального штаба. Для непривилегированного офицерства тогда это был единственный способ сделать карьеру в мирное время. Корнет Сухомлинов занимался в Академии так усердно, что однажды на сдаче экзамена по артиллерийскому делу, уже получив высший балл, от сильнейшего переутомления потерял сознание.
На третьем году обучения поручик Сухомлинов блестяще защитил три военно-исторических исследования. Одно из них было посвящено неудачному вторжением англичан в Эфиопию (1867–1868 гг.), другое – сравнению продовольственного снабжения в русской, германской, австрийской и французской армиях. Третье исследование носило стратегический характер. В нём молодой офицер развивал идею Обручева о вторжении русской кавалерии в Германию после начала предполагаемой войны с ней с целью разрушить немецкие железные дороги и, тем самым сорвать быструю мобилизацию армии противника.
На защите этого доклада присутствовал командующий войсками гвардии и Петербургского военного округа великий князь Николай Николаевич. В историю он вошёл как Николай Николаевич «старший», в отличие от своего сына, великого князя Николая Николаевича «младшего». Перед началом доклада Николай Николаевич (старший) подошёл к взволнованному поручику как к старому знакомому и ободрил его несколькими ласковыми словами. Защита прошла прекрасно, и великий князь остался доволен [172, с. 16–18].