Осенью 1842 года Семенов поступил в петербургскую школу гвардейских прапорщиков и кавалерийских юнкеров, сдав экзамены сразу в третий класс.
Школа имела хороших учителей. Русскую литературу преподавал талантливый учитель Прокопович — друг Гоголя, химию — профессор Воскресенский, статистику — Ивановский. Умные, широко образованные преподаватели оказывали большое влияние на учеников. Семенова особенно увлекал своими яркими уроками по географии учитель Тихонов.
Были в школе и ограниченные службисты и тупые солдафоны. Ничего, кроме лихой военной выправки и барабанного боя, они не признавали. Среди них особенно выделялся ротный командир Лишин. Он обучал военной выправке и шагистике еще Лермонтова, который окончил школу за несколько лет до Семенова. Великий поэт посвятил Лишину строки:
Вот выходит из дежурной,
Весь в заплатах на штанах,
Словно мраморную урну,
Держит кивер он в руках…
Лишин запомнился Семенову только своим категорическим мнением о Лермонтове. Как-то на вопрос Семенова, считает ли ротный командир Лермонтова великим поэтом, Лишин ответил:
— Да вы что, смеетесь, сударь? Лермонтов скверно себя вел, курил табак, не умел становиться во фрунт. Какой из него поэт, да еще и великий?..
Семенов окончил школу блестяще, его имя было занесено на школьную мраморную доску как отличнейшего ученика. Семенова произвели в чин коллежского секретаря, но служить он не собирался. Он мечтал поступить в Петербургский университет.
В 1845 году среди вольных слушателей университета появился курчавый подвижной любознательный юноша. Он ревностно посещал все уроки, слушал и конспектировал лекции, поражая своих товарищей необыкновенной обширностью знаний. С особым вниманием он записывал лекции академика Ленца, преподававшего физику и физическую географию, профессора-ботаника Шиховского, профессора минералогии и геологии Гофмана, — славного своими исследованиями Урала.
Каждый из них преподавал свою науку талантливо, вдохновенно, но физическая география не связывалась с геологией, ботаника с зоологией.
Особенно увлекали Семенова лекции профессора Куторги, читавшего курс сравнительной анатомии, зоологии и палеонтологии. Зоологический кабинет университета стараниями Куторги был неплохо обставлен. В свободные от лекций часы Семенов пропадал в зоологическом кабинете, по его экспонатам изучая русскую природу. Профессор Куторга и еще два преподавателя университета повлияли на решение Семенова посвятить свою жизнь науке. Первым был молодой адъюнкт университета, гениальный математик Чебышев, вторым — профессор истории русского законодательства Неволин.
