Владимира отдали в Харьковскую классическую гимназию, где он учился на протяжении трех лет. В 1876-м Вернадские переезжают обратно в Петербург, и Владимир поступает в Первую столичную классическую гимназию. Тот уровень образования, который давала питерская гимназия, был достаточно высоким, даже по меркам нынешнего времени. Это подтверждается тем фактом, что после выпуска Вернадский свободно владел тремя языками, читал на пятнадцати языках, в том числе научные труды и лекции, которые печатались в зарубежных изданиях. За годы учебы Владимир изучил философию и историю религии, и это было началом его пути по созданию теории русского космизма, к которому он пришел уже в зрелые годы.