В 1852 году Иван едет в Москву и поступает в Московское училище живописи и ваяния. Здесь он получил солидную профессиональную подготовку под руководством художника А.Н. Мокрицкого. В училище Шишкин сближается с В.Г. Перовым, И.М. Прянишниковым, В.Е. Маковским, занявшими позднее видное место в русском реалистическом искусстве.
Отправляя Шишкина в 1856 году в академию, Мокрицкий сказал: «Лишились мы отличного и даровитого ученика, но надеемся увидеть в нем со временем отличного художника, если он с той же любовью будет заниматься в Академии».
До 1860 года Шишкин продолжает обучение в Петербургской Академии художеств у С.М. Воробьева. Успехи молодого художника отмечаются золотыми и серебряными медалями. Стремление к «верности, сходству, портретности изображаемой природы» проявляется уже в ранней работе «Вид в окрестностях Петербурга» (1856).
В 1858–1859 годах молодой художник упорно занимается рисунком с натуры, много работая в летние месяцы под Сестрорецком и на острове Валааме на Ладожском озере.
В 1860 году за пейзаж «Вид на острове Валааме» Шишкин удостаивается Первой золотой медали, а вместе с ней и права на заграничную командировку. Однако он не спешит за границу и весной 1861 года отправляется в Елабугу, где много пишет на природе, «от которой только может быть существенная польза для пейзажиста».
Тогда уже складывается творческое кредо художника. «Одно только безусловное подражание природе может вполне удовлетворить требованиям ландшафтного живописца, и главнейшее дело пейзажиста есть прилежное изучение натуры… Природу должно искать во всей ее простоте, – рисунок должен следовать за ней во всех прихотях формы».
Весной 1862 года вместе с В.И. Якоби пенсионер Шишкин выезжает в Германию. До 1865 года он будет жить в основном в Германии, Швейцарии и Франции. Шишкин примерно полгода занимается в мастерской Р. Коллера в Цюрихе, а в остальное время работает самостоятельно.
В июне 1865 года он возвращается в Россию и лето проводит на родине – в Елабуге. В сентябре за картину «Вид в окрестностях Дюссельдорфа» (1864) Шишкин получает звание академика и с октября окончательно поселяется в Петербурге. Картина «Рубка леса» (1867) – своеобразный итог раннего периода творчества художника.
Шаг вперед делает Шишкин в картине «Полдень. В окрестностях Москвы» (1869). Используя естественный мотив дороги, Шишкин мастерски строит композицию картины. Встречным движением идущих на зрителя групп крестьян заставляет он еще раз ощутить глубокое пространство озаренной солнцем равнины.
В 1868 году Шишкин женился на сестре художника Ф.А. Васильева. Евгения Александровна была простая и хорошая женщина, и годы ее жизни с Иваном Ивановичем прошли в тихой и мирной работе. Средства уже позволяли иметь скромный комфорт, хотя с постоянно увеличивающимся семейством Иван Иванович не мог позволять себе ничего лишнего. Знакомых у них было много, у них часто собирались товарищи и между делом устраивались игры, и Иван Иванович был самым радушным хозяином и душой общества. В апреле 1874 года умирает жена, оставив двоих детей, дочь и сына, который тоже вскоре умирает.
Как вспоминает А.Т. Комарова: «С ее смертью начинается темная полоса в жизни Ивана Ивановича; он начинает пить не в компании, как раньше, а дома, постоянно, и его некому было удержать; в своей теще, которая поселилась у него, он находил даже поддержку этому. Он начал опускаться нравственно, его характер портился, так как ничто не влияло на него так ужасно, как водка. Мало-помалу он отдалялся от общества Крамского, который один имел на него влияние, и опять сошелся ближе с друзьями своей юности, которые все страдали той же болезнью и в это время совсем уже опустились как художники. Шишкина спас разве только его успех, который он уже себе обеспечил, восприимчивость и сила, которыми отличался его организм».
В 1870 году Шишкин становится одним из членов-учредителей Товарищества передвижных художественных выставок и остается верным ему в течение всей своей жизни. На Первой передвижной выставке он выступает с картинами «Вечер», «Сосновый лес» и «Березовый лес», а в 1872 году по этюдам с натуры пишет в мастерской Крамского «Сосновый бор», оцененный Крамским как «одно из замечательнейших произведений русской школы».
За картину «Лесная глушь» (1872) Шишкин получает звание профессора пейзажной живописи. Искусствовед А.В. Прахов писал: «Настоящая краса всероссийского пейзажа, исполинские, почти девственные леса, позднее завоевывают себе почетное место в русском искусстве, благодаря классической деятельности И.И. Шишкина. Он первый отнесся к лесу с такой искренней и глубокой любовью и первый сумел воспроизвести русский лес с таким блестящим, образцовым совершенством, по крайней мере со стороны рисунка. "Лесная глушь" и в особенности "Сосновый бор" с парою медведей под сосной останутся навсегда славным памятником этой деятельности, глубоко народной, здоровой, серьезной и суровой, как сама северная природа. Шишкин не увлекается миловидными, так сказать, жанровыми мотивами природы, где суровость пейзажа смягчается присутствием домашних животных или человека, он не увлекается также случайностью световых эффектов, на что пошел бы человек, знающий лес лишь с налету, нет, он, как истый сын дебрей русского севера, влюблен в эту непроходную суровую глушь, в эти сосны и ели, тянущиеся до небес, в глухие дикие залежи исполинских дерев, поверженных страшными стихийными бурями; он влюблен во все своеобразие каждого дерева, каждого куста, каждой травки, и как любящий сын, дорожащий каждою морщиною на лице матери, он с сыновнею преданностью, со всею суровостью глубокой искренней любви передает в этой дорогой ему стихии лесов все, все до последней мелочи, с уменьем истинно классическим».
В семидесятых годах художник очень много работает над изучением природы. В лучших произведениях Шишкина все настойчивей и сильней начинают звучать эпические ноты. Предельно яркого выражения тема эпического пейзажа достигла в знаменитой картине «Рожь». Оно была представлена в 1878 году на Шестой передвижной выставке. В.В. Стасов писал: «Наши пейзажисты представили на передвижную выставку несколько прекрасных вещей… Первое место занимает "Рожь" г. Шишкина – мотив им, кажется, еще никогда не пробованный и мастерски нынче выполненный. Эта рожь кажется сам-восемьдесят, такая она тучная, роскошная; она наполняет золотистыми отливами всю картину и только в середине разгибается в обе стороны, чтобы пропустить вьющуюся тропинку с бредущими по ней крестьянками. В двух местах из-за ржи поднимаются, великолепными лиственными столбами, громадные сосны, словно колонны портала».
Зимой 1877 года Иван Иванович познакомился с молодой красавицей, художницей Ольгой Антоновной Лагодой. Летом 1880 года Шишкин был уже ее женихом. После свадьбы дом Шишкиных скоро приобрел репутацию самого симпатичного. На их воскресеньях разыгрывались шарады, дурачились, танцевали в разных смешных костюмах, веселились от души, без стеснения.
И работа спорилась. Восьмидесятые годы ознаменовались подлинным расцветом таланта Шишкина, о чем говорят такие картины, как «Среди долины ровныя», «Лесные дали» и «Дубовая роща».
Для полотна «Среди долины ровныя» (1883) в самой природе посчастливилось художнику найти широкие просторы и могучий дуб, о котором поется в этой песне. Розовыми кудрями лепятся вечерние облака. У горизонта скопились тучи. Издалека слышатся раскаты приближающейся грозы, а могучий дуб чуть шевелит дремучею силой ветвей навстречу грядущим бурям. Любовью к родине подсказано это романтическое решение, обыкновенный пейзаж перерастает в героический образ.