Приготовлениями к отъезду в столицу начинается третья часть трилогии. Главный герой — Тема Карташев полон мечтаний о том, как он «станет серьёзным, будет заниматься, будет учёным», а для его близких это время сожалений о том идеальном Теме, которого они хотели видеть и которого они любили. После месячною пребывания в деревне, после тщательных месячных сборов в Петербург уезжают учиться Карташев, Корнев, Ларио, Дарсье и присоединившийся к компании во время сдачи выпускных экзаменов Шацкий. Для Темы отъезд в Петербург означает «сведенье счетов с прошлой жизнью», со всем, что «пошлило
Первое впечатление Темы от Петербурга было сильное и приятное, но затем оно сменилось чувством одиночества, скуки и отчуждения. Ожидание начала учебного года в университете становится для Карташева томительным, но ещё более тягостным оказывается впечатление от «бездонного хаоса первой лекции». Карташев, читавший Бойля, Чернышевского, Добролюбова и, по собственным представлениям, достигший невероятных высот учёности, не понимает то, о чем говорится на лекциях. Не имея регулярного и равноправного общения, Карташев находится в подавленном состоянии из-за нахлынувших на него новых ощущений и переживаний. В отличие от Карташева Корнев, несмотря даже на первую неудачу на вступительном экзамене, оказывается более приспособленным к самостоятельной жизни.
Поступив в академию с большим трудом, он разумно устраивает свой быт, «абонируется на чтение книг», заводит определённый круг знакомств из числа тех студентов, с которыми он регулярно встречается в кухмистерской, где обедает. Позднее Корнев познакомит и Карташева с участниками этого кружка, среди которых окажется давний гимназический друг Карташева Иванов. Но в первое время пребывания в Петербурге старые друзья общаются довольно редко.
Это и становится причиной сближения Темы с Шацким. Планы Карташева наверстать упущенное, усиленно заниматься — читать Гегеля и прочих — остаются нереализованными, а все учёные занятия заканчиваются совместным с Шацким чтением Рокамболя, автора популярных авантюрных романов, и участием в разнообразных развлечениях и мистификациях Шацкого, прославившегося ими ещё в гимназическую пору.
Приключения петербургского периода Шацкого, а вместе с ним и его нового приятеля Карташева, оказываются менее безобидными. Финансовые дела друзей из-за частого посещения театра оперетты и прочих увеселительных заведений вскоре приходят в плачевное состояние. После продажи всех мало-мальски ценных вещей как Шацкого и Карташева, так и совсем бедствующего Ларио, после неоднократных обращений за помощью к родственникам у Карташева образуется довольно значительный долг, с которым он не в состоянии расплатиться самостоятельно. Но постепенно развлечения надоедают Теме; Шацкий превращается для него в «прежнего «идиота» (его гимназическое прозвище), а после крупной ссоры между приятелями Карташев переезжает на новую квартиру, решает кардинально изменить свой образ жизни, больше общается с Корневым. Поездки в оперетту сменяются оперными спектаклями (опера — давнее увлечение Корнева), а на столе Карташева вместо Рокамболя появляется томик Гете. После длительного перерыва Тема пишет письмо родным, где рассказывает о своих похождениях с Шацким, при этом испытав настоящий творческий подъем, Карташев задумывается о том, «не писатель ли он».
Он много работает и, хотя мучим сомнениями относительно собственного таланта и ценности своих «писаний», решается показать написанное Корневу. Друг высказывает взвешенное и ответственное суждение. Он считает, что Тема уже «разобрался в сумбуре жизни», но ещё не имеет «философского основания» для творчества, и называет его «мозольных дел мастером». Смущённый оценками друга, Тема все-таки возвращается к писательским опытам в период сдачи экзаменов. У него рождается замысел повести о нуждающемся студенте, который, не выдержав своего бедственного положения, на Пасху выбрасывается из окна. Закончив повесть, он относит её в журнал «Дело», а через две недели узнает об отказе редакции печатать её.
Кроме того, Тема, не сдав первый же экзамен, подаёт прошение об увольнении из университета. Вновь сближается с Шацким. Разделяя его «теорию практики жизни», подаёт документы в институт, где учится его друг, также решив стать инженером. Накупив гимназических учебников по математике, Карташев занялся тем, что «считал уже сданным навсегда в архив жизни». Беспорядочный образ жизни Шацкого приводит к тому, что он тяжело заболевает. Только благодаря усилиям Карташева Шацкий получает медицинскую помощь, а Ларио, с которым приятели в это время довольно активно общаются, — место гувернёра, что, однако, не способствует улучшению его материального положения.
Вскоре после исключения из технологического института, произошедшего вследствие студенческих беспорядков и стоивших Ларио и прочим студентам заключения в пересыльной тюрьме, его выдворяют из Петербурга. А Карташев и Шацкий сдают экзамены: Тема — вступительный, а Шацкий — на второй курс. Карташев отправляется на несколько дней к родным, где все оказываются довольны его решительным поступком и хором пророчат блестящее будущее. По возвращении в Петербург Тему ожидала обычная институтская жизнь: лекции, работы в чертёжных. Не примкнув однозначно ни к одному из институтских кружков, которые были более склонны «в сторону брожения сердечного, чем умственного», Карташев отдаёт предпочтение так называемым «охолощённым» — фатоватому институтскому большинству. Несмотря на свою ещё гимназическую репутацию «красного», Тема переходит на сторону «воспитанных мальчиков», по выражению Корнева, выступив против провоцирования беспорядков на институтском балу. Впрочем, вскоре все институтские дела отходят на второй план. Карташев узнает, что все его многочисленные любовные похождения не прошли даром и он болен сифилисом. Он находится в состоянии, близком к самоубийству, но из дома приходит спасительная помощь. Приезжает брат матери — «добрейший дядя Митя», — который, заплатив все долги племянника, изрядно наспорившись с ним о Боге и различии взглядов «отцов» и «детей», увозит его домой на лечение. «Норовистый спутник» приезжает в родной дом с ощущением арестованного. Подавленное состояние усугубляется тем, что Карташев, готовый к любым материнским упрёкам, оказывается абсолютно растерянным перед чувством физического отвращения, которое он вызвал у Аглаиды Васильевны, При этом острое желание жить сочетается у Карташева с полным отчаянием и «тупым равнодушием» ко всему происходящему и особенно к дальнейшей своей судьбе. Именно в таком состоянии автор оставляет своего героя в конце третьей части тетралогии.