В 1878 г. окончил Медико-хирургическую академию в Петербурге, был оставлен для дальнейшего обучения на кафедре психиатрии у И.П. Мержеевского. В 1879 г. Бехтерев был принят в действительные члены Петербургского общества психиатров.

4 апреля 1881 г. Бехтерев успешно защитил докторскую диссертацию по медицине на тему «Опыт клинического исследования температуры тела при некоторых формах душевных болезней» и получил ученое звание приват-доцента. В 1884 г. Бехтерев отправился в командировку за границу, где занимался у таких известных европейских психологов, как Дюбуа-Реймон, Вундт, Флексиг и Шарко.

После возвращения из командировки Бехтерев начинает читать курс лекций по диагностике нервных болезней студентам пятого курса Казанского университета. Будучи с 1884 г. профессором Казанского университета на кафедре душевных болезней, Бехтерев обеспечил преподавание этого предмета устройством клинического отделения в казанской окружной лечебнице и психофизиологической лаборатории при университете; учредил Общество невропатологов и психиатров, основал журнал «Неврологический вестник» и выпустил ряд своих работ, а также работ своих учеников по различным отделам невропатологии и анатомии нервной системы.

В 1883 г. Бехтерев был удостоен серебряной медали Общества русских врачей за статью «О вынужденных и насильственных движениях при разрушении некоторых частей центральной нервной системы». В этой статье Бехтерев обращал внимание на то, что нервные болезни часто могут сопровождаться психическими расстройствами, а при душевных заболеваниях возможны и признаки органического поражения центральной нервной системы. В этом же году его избирают в члены Итальянского общества психиатров.

Наиболее известная его статья «Одеревенелость позвоночника с искривлением его как особая форма заболевания» была опубликована в столичном журнале «Врач» в 1892 г.