На изучение латинского и греческого языков, древнего периода русской литературы и истории царствующего дома отводилась основная часть учебного времени.

Введены были элементы военной муштры. На школьном дворе ученики маршировали, по команде проделывая разного рода артикулы. За ними присматривали надзиратели-педели, большей частью из отставных унтер-офицеров.

Николай Зелинский хорошо учился по всем предметам. Ему нравились латинский язык, древняя история и литература. Единственно, что ему не хотелось учить, — это греческий. Впрочем, оценки и по этому предмету у Зелинского были хорошие.

Николай Зелинский и в старших классах продолжал быть в числе первых учеников гимназии. Он примирился с греческим, хорошо знал латинский, немецкий и французский.

Учитель математики отмечал Зелинского как способного ученика. Он был доволен быстротой его соображения, логикой мысли. «Из вас, господин Зелинский, выйдет математик», — предрекал педагог.

Но Зелинский увлекался больше историей. Ее преподавал демократически настроенный учитель Смоленский, пользовавшийся большим уважением учеников.

Любовь к истории, особенно к истории военных походов, Зелинский сохранил на всю жизнь. Особенно любил он читать о суворовских походах, знал много интересных эпизодов из них и, когда рассказывал, непременно вспоминал и историю своего прадеда-турка.

Большинство гимназистов в конце 70-х годов тяготилось обстановкой среднего учебного заведения. Одни из них, потеряв ко всему интерес, плохо учили уроки, ничего не читали, а в свободное время не уме ли себя занять.

Другие задавали себе вопросы, не предусмотренные программой министерства просвещения, они улавливали новые веяния, биение новой жизни. Эти юноши читали произведения Писарева, Чернышевского, Добролюбова, знакомились с работами Бокля, теорией Дарвина. Многие из них в знак протеста пренебрегали изучением классических дисциплин.

Зелинский считал для себя обязательным добросовестно учить все предметы. Благодаря хорошим способностям занятия не отнимали у него времени, и он много читал. В старших классах стала проявляться его склонность к естественным наукам. В Ришельевской гимназии кабинет по физике был хорошо оборудован. Он сохранился еще со времен бывшего лицея иезуитов. Однако учителя, связанные официальной программой, почти не использовали приборов. Видя в Зелинском и его друге Мише Мамуровском пытливых юношей, преподаватель естественной истории дал им возможность на опыте знакомиться с физическими явлениями. Друзья по многу часов проводили в кабинете, налаживая приборы для физических опытов.

Здесь встретился Зелинский впервые и с химией. За 20 лет до него в этом самом физическом кабинете начинал свою научную деятельность молодой «преподаватель естественных наук» Д. И. Менделеев. Здесь, пользуясь несложным учебным оборудованием, проводил он работу по «удельным объемам». Это исследование было первым шагом к великому открытию периодического закона.

Учитель естественной истории рассказал как-то о Менделееве, упомянув и название его труда — «Основы химии». Юноши отправились в публичную библиотеку и взяли эту книгу. Не все было понятно в ней — Менделеев писал сложно, — но многие мысли его заставили Николая Зелинского впервые задуматься о значении химии в жизни.

Менделеев писал: «Недалеко то время, когда знание физики и химии будет таким же признаком и средством образования, как сто-двести лет тому назад считалось знание классиков… Изучение физики и химии определило возможности развития естествознания…»

И далее о химии: «Узнать, понять и охватить гармонию научного здания с его недостроенными частями— значит получить такое наслаждение, какое дает только высшая красота и правда». «Тут поле истинным открытиям».

К «Основам химии» Н. Д. Зелинский возвращался много раз в своей жизни, и, возможно, первое чтение этой книги было первым шагом на его пути в химию. Недаром много лет спустя ученый писал: «Основы химии» объединили всех русских химиков, были связующим звеном между ними и Дмитрием Ивановичем, а потому мы все являемся его учениками, преданными его научным заветам».

Труд Менделеева произвел на Зелинского и его друга большое впечатление, он утвердил их в стремлении к естественным наукам. Они решили попытаться побывать в университете на лекциях профессоров-естественников.

Новороссийский университет размещался в том же здании бывшего лицея, что и гимназия. Это способствовало сближению гимназистов-старшеклассников со студентами. Гимназисты интересовались жизнью университета, были всегда в курсе всех происходивших там событий, ходили на лекции лучших профессоров.

Заняв у знакомых студентов форменные тужурки и фуражки, гимназисты пробирались длинными коридорами старого лицейского здания, хоронясь от пронырливого взгляда педеля. Ходили слушать «историков», экономиста Постникова, но больше всего бывало народу, когда читали Мечников и Сеченов. На лекцию Сеченова попал и Зелинский. Эта первая слышанная им лекция произвела на него большое впечатление. Он был увлечен новизной и смелостью высказанных профессором мыслей.

«Все бесконечное разнообразие деятельности мозга, — говорил своим слушателям Сеченов, — сводится к одному лишь явлению — мышечному движению. Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактором является мышечное движение. В основе деятельности нервной системы лежит рефлекс — реакция организма на раздражения, поступающие из внешней среды… Все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы». Юноши слушали затаив дыхание. По словам близких, именно после этой лекции Зелинский окончательно решил посвятить себя изучению естественных наук. Пользуясь всякой возможностью, он проникал теперь на лекции Сеченова и Мечникова. Зелинский мечтал о работе под руководством этих ученых.