На попечении молодого студента академии остались мать и сестры. Руководство академии знало об этом и решило пойти ему навстречу. «В академическом правлении тогда занимали места письмоводителей студенты за ничтожную плату (около 10 рублей в месяц), и я с радостью согласился на предложение секретаря академического правления занять это место, чтобы отсылать эти средства матери».

Четыре года Иоанн Сергиев проучился в академии. «Высшая духовная школа имела на меня особо благотворное влияние, — говорил он впоследствии. — Богословские, философские, исторические и разные другие науки, широко и глубоко преподаваемые, уяснили и расширили мое миросозерцание, и я, Божиею благодатию, стал входить в глубину богословского созерцания, познавая более и более глубину благости Божией. Прочитав Библию с Евангелием и многие творения Златоуста и других древних отцов, также и русского златоустого Филарета Московского и других церковных витий, я почувствовал особенное влечение к званию священника и стал молить Господа, чтобы Он сподобил меня благодати священства и пастырства словесных овец Его».

Учась в академии, Иоанн мечтал о том, чтобы стать миссионером и проповедовать Слово Божие в далеких странах — Китае, Северной Сибири или Америке. Однако он видел, что и в столице и ее окрестностях очень много работы для истинного пастыря. Иоанн много размышлял об этом, в частности во время уединенных прогулок по академическому саду. Однажды, вернувшись после такой прогулки домой, он заснул и увидел себя во сне священником некоего большого храма, который представился ему вполне отчетливо. Когда позднее он посетил Кронштадтский Андреевский собор, то убедился, что именно этот храм явился ему в сонном видении. Иоанн принял это за указание свыше, и вскоре сон его в точности сбылся.

В 1855 году Иоанн Сергиев закончил академию кандидатом богословия. Тема его диссертации звучала так: «О Кресте Христовом, в обличение мнимых старообрядцев». Тогда же ему было предложено занять место священника в Андреевском кафедральном соборе города Кронштадта. Ключарь собора протоиерей Константин Несвицкий по старости должен был уйти на покой и, по обычаям того времени, хотел видеть на своем месте человека, согласившегося жениться на его дочери. Иоанн охотно принял это предложение и по окончании курса женился на дочери протоиерея Елизавете Константиновне.

Иван Ильич вступил в брак только по необходимости. В течение всей своей жизни он с величайшей нежностью относился к супруге, но сразу же решил для себя, что брак этот будет фиктивным. В действительности, он жил со своей женой как брат с сестрой. «Счастливых семей, Лиза, и без нас много. А мы с тобой давай посвятим себя на служение Богу», — говорил он Елизавете Константиновне. Отец Иоанн принял большое участие в судьбе братьев и особенно сестер Елизаветы Константиновны. Позднее в их доме воспитывалась племянница его жены, Руфина, оставшаяся без отца.