19 сентября 1871 года Кибальчича зачислили на первый курс Института инженеров путей сообщения имени Александра I. В этом учебном заведении преподавали выдающиеся ученые. И само по себе оно выделялось среди других учебных заведений новаторством предмета изучения: ведь пути сообщения подразумевали не только железнодорожный транспорт, но и другие направления в сфере перемещения людей и грузов. Впрочем, железные дороги и паровозы в 70-е годы XIX века все еще представлялись чем-то необыкновенным, творением из будущего. В тот год, когда Кибальчич поступал в институт, на 180 студенческих мест претендовали 304 человека.
Казалось бы, что еще нужно молодому человеку из «глубинки»? Однако Кибальчич инженером стать не захотел и ушел с третьего курса. В том же году он был зачислен студентом Медико-хирургической академии. Скорее всего, на решение поменять жизненный путь повлияли новые политические взгляды Кибальчича. Именно в это время он увлекся социальными проблемами, посещал кружки самообразования, читал политико-экономическую литературу, познакомился с идеями народников.
«Я бы ушел в народ и был до сих пор там, – будет говорит он на суде, вспоминая студенческий период своей жизни. – Цели, которые я ставил, были отчасти культурного характера, отчасти социалистического.»
Но для того, чтобы «уйти в народ», не нужно образование инженера-путейца, а вот знания врача очень могут пригодиться…
В итоге Кибальчич не стал ни инженером, ни врачом. Утопия звала, пленяла, требовала решительных действий. А тут еще неприятный инцидент, выявивший скрытую нелояльность Кибальчича по отношению к властям. Николай не был революционером, когда летом 1875 года поехал на каникулы к брату под Киев. Там он дал прочитать одному крестьянину запрещенную сказку публициста-народника Льва Тихомирова «О четырех братьях и их приключениях» (она известна также под названием «Где лучше?»).