Совершенное овладение многими языками способствовало глубокому изучению молодым Костомаровым сочинений Ж.-Ж. Руссо, А. К. Сен-Симона, произведений В. Гюго, И. Гете, В. Скотта, В. Шекспира, Ф. Шиллера, трудов польских, чешских, словацких, болгарских, сербских прогрессивных писателей и общественных деятелей, сыгравших важную роль в формировании его мировоззрения. Восхищаясь сочинениями Ж.-Ж. Руссо, Н. И. Костомаров по поводу официально-охранительной точки зрения русского самодержавного общества замечал, что «зло не в Ж.-Ж. Руссо, а в невежественных читателях его произведений».

В жизни Харьковского университета 1835 год был знаменателен, по свидетельству Н. И. Костомарова, тем, что кафедры пополнились новыми молодыми преподавателями.

Именно в этот период происходит формирование научных интересов Н. И. Костомарова. Наибольшее влияние на формирование его как историка оказали лекции профессора всеобщей истории М. М. Лунина, отличавшиеся «богатством содержания и критическим направлением», под влиянием которых, по его замечанию, он с жаром предался чтению и изучению исторических книг. Обучаясь на третьем курсе (1835–1836) и проживая в доме известного украинского поэта П. П. Гулака-Артемовского, бывшего тогда профессором русской истории Харьковского университета, Н. И. Костомаров с большим увлечением занимался историей, много читал «всевозможных» исторических книг, так как хотел знать «судьбу всех народов». Литература в то время также интересовала его, но уже «с исторической точки ее значения». Вспоминая впоследствии годы учебы в университете, ученый отмечал, что «если бы не было в университете Лунина, то время, проведенное в звании студента, надобно было бы считать потерянным».

Окончив университет с оценкой «хорошо» по богословию, Н. И. Костомаров не смог получить степень кандидата и поэтому вынужден был повторно сдавать экзамены. В январе 1837 года он успешно выдержал экзамены по всем предметам и 8 декабря 1837-го Советом университета был утвержден в степени кандидата, о чем получил свидетельство 28 ноября 1838 года.

Этот период жизни Костомарова также отмечен изучением немецкой философии, получением первых навыков педагогической деятельности, когда он преподавал историю сыновьям профессора П. П. Гулака-Артемовского.

Н. И. Костомаров после окончания университета несколько месяцев служил юнкером в Кинбурнском драгунском полку в Острогожске. За этот срок он изучил великолепный комплекс документов местного архива и подготовил к печати историю Острогожского казачьего полка с приложением основных документов, мечтая «составить историю всей Слободской Украины» (рукопись эта сгинула в полиции после ареста). Никакие жизненные обстоятельства не могли заставить Николая Ивановича свернуть с уже намеченного пути, о котором сам он говорил так: «История сделалась для меня любимым до страсти предметом; я читал много всякого рода исторических книг, вдумывался в науку и пришел к такому вопросу: отчего это во всех историях толкуют о выдающихся государственных деятелях, иногда о законах и учреждениях, но как будто пренебрегают жизнью народной массы? Бедный мужик, земледелец-труженик, как будто не существует для истории; отчего история не говорит нам ничего о его быте, о его духовной жизни, о его чувствованиях, способе его радостей и печалей? Но с чего начать? Конечно, с изучения своего русского народа; а так как я жил тогда в Малороссии, то и начать с его малорусской ветви. Эта мысль обратила меня к чтению народных памятников».

Идея изучения истории украинского народа оказалась крайне трудно осуществимой. Костомаров чуть ли не наизусть выучил изданные к тому времени былины и сказы, русские и украинские народные песни, подружился с издателем «Запорожской старины» И. И. Срезневским и другими исследователями народного фольклора. Размышляя над методами исторической науки, Николай Иванович решил отправиться в Москву для знакомства с лекциями М. Т. Каченовского, для овладения в совершенстве немецким, а затем польским, чешским, словацким, болгарским и другими языками, открывавшими доступ к сравнительному анализу исторического материала.

Таким образом, уже в студенческие годы практически закладывались основы воззрений будущего замечательного историка о предмете истории и сущности народности, которые были сформулированы им несколькими годами позже так: «Не восхищаться народностью, а знать ее следует. Точно так же – не восхищаться, не любоваться историею прошедшей жизни – наше дело, а уразуметь ее».

Личное знакомство, знакомство с творчеством Г. Ф. Квитки-Основьяненко, И. И. Срезневского, А. Л. Метлинского, А. О. Корсуна, другими известными учеными-славистами, изучение исторических дум, народных сказок сыграло большую роль в развитии у Н. И. Костомарова интереса к фольклористике и этнографии украинского народа. Прежде всего, это знакомство со сборниками «Малороссийские песни» (1827), «Украинские народные песни», изданными М. М. Максимовичем (1834), «Песни русского народа» в издании И. Сахарова (1838–1839), «Запорожская старина» (1833–1838) И. И. Срезневского, «Малороссийские и червонорусские народные думы и песни» (1836) П. А. Лукашевича, повести Г. Квитки-Основьяненко, «Вечера на хуторе близ Диканьки» и «Тарас Бульба» Н. В. Гоголя, диссертация О. М. Бодянского «О народной поэзии славянских племен» (1837) и др. Под их непосредственным влиянием Н. И. Костомаров пишет и публикует начиная с 1838 года ряд литературных сборников и сочинений, используя фольклорно-исторический материал: «Савва Чалый» (1838), «Украинские баллады» (1839), «Ветка», «Малорусские стихотворения» (1840), «Переяславская ночь» (1841) и др. Как поэт-романтик Н. И. Костомаров соединил в своем творчестве «исторические и легендарные сюжеты, внес в перепевы из украинского фольклора конкретные черты исторического прошлого».

Не меньшим увлечением для Н. И. Костомарова были музыка и поэзия. Он любил слушать музыкальные произведения Л. ван Бетховена, Ф. Шуберта, Ф. Листа, ему очень нравилась музыка М. И. Глинки, Н. И. Лысенко. Он цитировал на языке подлинника стихи И. Гете, «Божественную комедию» А. Данте, не говоря уже о произведениях русских авторов и народного творчества, которые ученый знал превосходно: ему, например, не составляло труда прочесть наизусть былину «Садко».

Н. И. Костомаров проявлял постоянный интерес к литературной жизни, он высоко оценивал творчество Г. С. Сковороды, Марко Вовчок, М. П. Старицкого, восхищался произведениями И. С. Тургенева, И. А. Гончарова, А. Н. Островского, Л. Н. Толстого, но «всего ближе говорил его сердцу» Т. Г. Шевченко.

Историк безмерно любил театр и считал, что сцена должна не только развлекать, но и «быть школою познания жизни, не только настоящей, но и прошедшей».

Не удовлетворяясь чтением, Николай Иванович со свойственной ему неукротимой энергией начал «этнографические экскурсии» по Украине, которые продолжал затем многие годы. Не только русские и польские, но и по происхождению украинские его товарищи тогда «поднимали на смех самую идею писать на малорусском языке», считая «дозволительным глумиться над мужиком и его способом выражения». «Такое отношение к народу и его речи мне казалось унижением человеческого достоинства, и чем чаще встречал я подобные выходки, тем сильнее пристращался к малорусской народности», – писал впоследствии Н. Костомаров. Он обобщил материалы своих экспедиций и насмешникам ответил по-украински прозой и романтическими стихами, издав основанные на фольклорно-историческом материале свои книги и сочинения.