Cercò, inoltre, di venire a contatto con professori universitari, frequentando l'università di Charkiv, nelle cui aule, per evitare di mostrare il suo aspetto eccessivamente giovanile, andava vestito con i suoi soliti abiti, lasciando a casa l'uniforme scolastica. Anche se le lezioni sull'anatomia comparata furono molto interessanti, Il'ja rimase deluso dall'ambiente universitario russo. Scoprì che esso faceva ancora uso di metodi antichi e che l'insegnamento era dato per mezzo di manuali, seguiti da poche applicazioni pratiche; lui, invece, sperava di trovare laboratori con assistenza e mezzi per intraprendere un lavoro scientifico personale. Decise, dunque, di trascorrere all'università il minor tempo possibile e, fermo di queste convinzioni, intanto terminò il liceo superando gli esami brillantemente. Si iscrisse alla facoltà di scienze biologiche, dopo essere stato dissuaso dalla madre dall'iscriversi alla facoltà di medicina: “"Sei troppo sensibile"” gli disse “"non potresti sopportare la costante vista della sofferenza umana!"”. Seguì i corsi in due anni, invece di quattro, per essere al più presto libero di dedicarsi al lavoro scientifico personale.