Третья часть трилогии начинается с подготовки к отъезду в столицу. Главный герой, Тема Карташев, полон надежд стать серьёзным учёным, тогда как его близкие сожалеют о том идеальном образе Темы, который они хотели видеть и любили. После месячного пребывания в деревне и тщательной подготовки в Петербурге уезжают учиться Карташев, Корнев, Ларио, Дарсье и Шацкий, присоединившийся к компании во время выпускных экзаменов. Для Темы переезд в Петербург символизирует разрыв с прошлым, со всем обыденным и пошлым, что делало прежнюю жизнь скучной. По прибытии друзья разбиваются по разным учебным заведениям: Тема поступает на юридический факультет университета, Корнев — в медико-хирургическую академию, Шацкий — в институт путей сообщения.
Первые впечатления Темы от Петербурга были сильными и приятными, но вскоре их сменили одиночество, скука и отчуждение. Ожидание начала учебного года тяготит Карташева, а первая лекция в университете вызывает у него чувство хаоса и непонимания. Несмотря на собственные представления о высокой образованности, основанные на чтении Бойля, Чернышевского и Добролюбова, он не в состоянии разобраться в материале. Отсутствие равноправного общения усугубляет подавленное состояние героя. В отличие от него, Корнев, несмотря на неудачу на вступительных экзаменах, оказывается более адаптирован к самостоятельной жизни. Он организует быт, абонируется на книги, заводит круг знакомств среди студентов, с которыми регулярно встречается в столовой. Позже он познакомит Карташева с этим кружком, в котором есть и старый знакомый Темы — Иванов, однако в первое время старые друзья общаются редко.
В связи с этим возникает близость между Темой и Шацким. Планы Темы интенсивно заниматься учёбой, читая Гегеля и других философов, не реализуются, и учёные занятия сменяются совместным чтением популярных приключенческих романов Рокамболя и участием в разнообразных развлечениях и мистификациях, которыми прославился Шацкий ещё в гимназии. Петербургские приключения Шацкого и Карташева оказываются менее безобидными: частые посещения театров и увеселительных заведений приводят к финансовым трудностям. После продажи всех ценных вещей у Шацкого, Карташева и бедствующего Ларио, а также неоднократных просьб о помощи к родственникам, у Карташева образуется значительный долг, который он не может погасить самостоятельно. Постепенно развлечения надоедают Теме, а Шацкий становится для него прежним «идиотом» — прозвищем из гимназии. После серьёзного конфликта с приятелем Карташев меняет квартиру и решает кардинально изменить образ жизни, уделяя больше внимания общению с Корневым. Вместо посещения оперетты он начинает ходить на оперные спектакли, которые давно интересовали Корнева, а на столе у него появляется томик Гёте вместо Рокамболя. После длительного перерыва Тема пишет письмо родным, рассказывая о своих приключениях со Шацким; вдохновлённый творческим подъёмом, он задумывается о себе как о писателе.
Тема много работает, несмотря на сомнения в собственном таланте и значимости написанного, и решается показать свои произведения Корневу. Друг даёт взвешенную и ответственную оценку: считает, что Тема уже разобрался в жизненном хаосе, но пока не имеет философской основы для творчества и называет его «мастером мозольных дел». Смущённый критикой, Карташев тем не менее возвращается к писательству во время экзаменационного периода. Он задумывает повесть о студенте, который, не выдержав бедственного положения, бросается с окна на Пасху. Закончив работу, он отправляет её в журнал «Дело», но через две недели получает отказ в публикации.
Кроме того, Тема, не сдав первый экзамен, подаёт заявление об увольнении из университета и вновь сближается с Шацким. Разделяя его теорию практического подхода к жизни, он поступает в институт путей сообщения, где учится Шацкий, и начинает изучать математику по гимназическим учебникам, считая эти знания уже забытыми. Беспорядочный образ жизни Шацкого приводит к тяжёлой болезни, и только благодаря усилиям Карташева ему оказывается медицинская помощь. Ларио, с которым друзья поддерживают активное общение, получает место гувернёра, что не улучшает его материального положения. Вскоре после исключения из института, связанного с участием в студенческих беспорядках и последующим заключением в пересыльной тюрьме, Ларио высылают из Петербурга. Тем временем Карташев и Шацкий сдают экзамены: Тема — вступительный, Шацкий — на второй курс. Тема на несколько дней едет к родным, где все радуются его решительным действиям и предсказывают блестящее будущее.
Вернувшись в Петербург, Карташев приступает к повседневной жизни института: посещает лекции и работает в чертёжных. Не присоединившись к одному из студенческих кружков, склонных скорее к эмоциональному, чем интеллектуальному брожению, он выбирает так называемое «охолощённое» большинство, которое характеризует Корнев как «воспитанных мальчиков». Несмотря на репутацию «красного» ещё со школьных времён, Тема выступает против провокаций и беспорядков на институтском балу. Однако вскоре учеба и институтские дела отходят на второй план, когда Карташев узнаёт, что его многочисленные любовные связи привели к заболеванию сифилисом. Находясь в состоянии, близком к самоубийству, он получает поддержку из дома: приезжает брат матери, «добрейший дядя Митя», который оплачивает долги племянника и, несмотря на разногласия в религиозных взглядах, увозит его домой на лечение. Вернувшись в родной дом, Тема ощущает себя словно арестованным. Его подавленное состояние усугубляется чувством физического отвращения, вызванного у Аглаиды Васильевны, что становится для него неожиданностью. Одновременно с острым желанием жить у него присутствует полное отчаяние и тупое равнодушие ко всему происходящему и особенно к своему будущему. В таком состоянии автор оставляет главного героя в конце третьей части тетралогии.
