巴甫洛夫不是自己孤零零一個人去彼得堡的，他還有兩個同伴，弗拉基米爾·戈裏佐夫和尼古拉·貝斯特洛夫。他倆是伊凡·巴甫洛夫的同窗好友，而且原來就寄宿在巴甫洛夫家。上學期間，他們在巴甫洛夫家的小頂樓上結伴度過了好幾年，巴甫洛夫的母親把他們當成自己的孩子一樣，照料得無微不至，他們和巴甫洛夫親似一家。有他們同行，巴甫洛夫母親的擔心才減輕了，她說：“好在是結伴同行，不然自己在外，人生地不熟的，就更沒法生活了。”
母親為巴甫洛夫他們準備了一籃子吃的東西，並且千叮嚀萬囑咐：“你們三個在外麵一定好好處，凡事都要互相照應著點，你們倆離家在外時間長了，巴甫洛夫他第一次長時間離開家，你們倆要多幫幫他。”他們倆點著頭，並表示：“我們三個就是到了彼得堡也不分開。”
這幾個梁讚的小夥子還算有運氣，他們第一次出遠門，就趕上當時最新的交通工具——火車。巴甫洛夫把物品都裝在一個黃色的箱子裏，交給了梁讚小火車站的裝卸工。機車進站了，當時每台機車都有自己的名字。巴甫洛夫清楚地記得，他坐的這趟車是“波利亞科夫號”。
一聲鳴叫之後，機車從梁讚啟動了，望著窗外無數雙搖動的手，巴甫洛夫的視線有些模糊了。河流、草地、山川、房屋，所有的一切都飛快地向著機車的後麵跑。
他們看著窗外的美好風光，思念著家園，思念著親人……然後，漸漸地思緒就轉到了彼得堡，轉向了夢寐以求的大學：他們坐在整齊幹淨的樓房的教室裏，風度非凡的教授在前麵講述著，同學們的一雙雙眼睛盯著教授，鈴聲響了，大家把教授團團圍住，問這問那，巴甫洛夫站在人群的外圍發呆地觀看著……
9月的一個早晨，列車到達彼得堡，三個梁讚的小夥子怯生生地從車廂裏走出來。巍峨的宮殿，氣派非凡的大廈柱廊，帶著各種圖案花紋的鐵柵欄，一個個大院落，大門外的兩旁還靜立著石頭獅子，有的還有衛兵站崗，遼闊的廣場，高聳的建築，伊薩基輔教堂的圓頂，海軍大廈的鎦金塔尖……所有的一切都是他們很少或沒有見過的。他們背著沉重的東西，有時趔趔趄趄地轉身觀看著，他們根本沒想到，以後觀看的機會有的是，又何必這麼緊張，這麼貪婪呢？
他們默不作聲地沿著剛剛蘇醒的城市街道慢步走著，穿過中央立有圓柱的宮殿廣場來到了涅瓦河畔。花崗岩的河岸，灰色的秋雲低懸，涅瓦河的寒冷和潮氣吹到他們身上，使他們感覺到有些涼意。在河灣背後的對岸，遺臭千年的暗炮台（囚室）陰森森的石牆和塔樓矗立在水麵，顯得那麼突兀。原來這就是彼得保羅要塞，大名鼎鼎的尼·加·車爾尼雪夫斯基和皮薩列夫就在這裏受過折磨。長篇小說《怎麼辦？》和皮薩列夫宣傳自由思想的文章就是在這裏寫成的。正是這些作品喚醒了這些梁讚神學校普通學生的靈魂，促使他們離開父母，離開家園，並矢誌尋求自己新的生活道路。
他們的目的是想上大學。那麼，梁讚離莫斯科近在咫尺，為什麼不在莫斯科而不惜長途跋涉800俄裏（1俄裏為1.06公裏）去彼得堡上大學呢？莫斯科又不是沒有大學。原因是彼得堡的涅瓦河畔住著《反射》的作者伊萬·米哈依洛維奇·謝切諾夫。這一點在伊凡·彼得羅維奇·巴甫洛夫選擇求學地點時起了決定性的作用。至於他的兩個同學來這裏，是為了有個伴，日後大家在一起也好有個照應。
在一般人的眼裏，一個農家孩子，宗教中學畢業，做了神學教職人員，在當地人中間就已經是出人頭地了，就是相當不錯的了。當時俄國的科學是相當落後的，從事科學研究的人也是極少數，他們在民眾的眼光中也沒有多大的價值。當然這隻是一種世俗的看法，這種看法並沒有動搖巴甫洛夫的決心。一個在鄉間小鎮上長大的孩子，對科學研究是怎麼回事知道得並不多，更不了解布滿在科學研究道路上的艱難險阻。但是，巴甫洛夫想過不管有多大困難，他也要堅定地走下去。決心已定，就是十頭老牛也拉不回了。
彼得·巴甫洛夫畢竟是個有文化的人，他沒有其他鄉下人的那麼多偏見和固執。雖然，他得知兒子的誌向不是研究神學而是研究自然科學時，曾一度很傷心。但當他理解了主持禮拜、晚禱、給新生兒施洗禮、給死者唱挽歌這一套不合兒子的心意時，就不再難為他了。他認為這是兒子自己的事，他有權自作主張。
後來，父親還曾鼓勵兒子，求學應當肯於吃苦，他講到自己的求學之難：是在沒有任何外援的情況下，從原籍農村步行近200俄裏，來到梁讚上宗教中學的。
伊凡·巴甫洛夫手裏拿著證明信和各種關係，排在長長的隊伍中等候入學登記。他左顧右看，大學的校園裏有幾百個像他們這樣從俄國各地來到這裏的學生，走廊裏、入口處的前廳裏到處擠滿了青年。後來，巴甫洛夫不止一次地回憶起當年那湧入科學大洪流裏強大的人流。著名土壤學家瓦西裏·多庫恰耶夫，無線電發明家亞曆山大·波波夫，出色的數學家亞曆山大·利亞普諾夫和植物學家伊萬·鮑羅金，後來成為巴甫洛夫戰友的生理學家尼古拉·維堅斯基和他學術上的對手神經學家弗拉基米爾·別赫捷列夫——所有這些人幾乎都在這人流當中。
這時的伊凡·巴甫洛夫，已經跟著隊伍來到了校長辦公室門前。他將事先寫好的申請書交給了彼得堡大學校長，四品文官卡爾·費道洛維奇·克斯列夫大人閣下。
申請書中寫道：
生已修完梁讚神學校普通教育之全部課程，敬請校長大人閣下準予進入帝國聖彼得堡大學法律係就讀。隨函附上成績單及操行證明、出生證，生之家長梁讚拉紮列夫基地教堂神父彼得·德米特裏耶維奇·巴甫洛夫1869年的職務證明，學校附校長的品行證明信。
申請人 伊凡·巴甫洛夫
1870年8月
在品行和學習成績證明信中說：神學校學生伊凡·巴甫洛夫學習“異常勤勉”，其有關科目的學習成績分別為“優良，優秀，優異”。
他之所以申請攻讀法律係，原因是該係不需要考數學。這位未來的科學家對數學這一科沒有抓緊。因為怕數學考不及格，他耍了一點花招，準備混過一段時間後再另想辦法。
入學考試順利通過，並且注了冊之後，巴甫洛夫提出了第二份事先準備好的申請，又呈給辦公室的那位卡爾·費道洛維奇·克斯列夫校長大人閣下。
生經反複考慮，決定攻讀自然科學。誠懇請求校長大人準生由法律係轉入物理數學係自然科學專業學習。
校長心想：學生還年輕，一時沒有考慮周全，選擇一個自己感興趣的專業，那將來會是大有出息的，這次就成全他吧。
夢寐以求的理想就這樣拐個彎最後實現了，巴甫洛夫成了理科大學生。無論是漫步在回聲很響的大學走廊裏，還是聽那些久負盛名的學者們講課，他都感到自豪而激動。
1870年的冬季，彼得堡大學的德米特裏·伊凡諾維奇·門捷列夫把自己觀察和研究過的化學元素列成了一個表，叫做化學元素周期表，這個表使他在全世界享有盛名。這個門捷列夫正是伊凡·巴甫洛夫的化學教師。通過他的教學，巴甫洛夫知道了所有的物質都是通過嚴格的、完全固定的從屬關係相互聯係在一起的。