Интересуют его в этот период научные дисциплины, и он упорно занимается. Наконец-то пришло сознание, что полуграмотным недоучкой настоящему художнику быть нельзя. Он изучает историю искусства, анатомию, перспективу, к тому же много читает, пытаясь подготовить себя к прохождению дальнейшего курса, который он сможет продолжать, когда сдаст вступительные экзамены и перейдет с положения вольнослушателя на положение академиста.
Чистяков не зря потворствует ученику. Серов работает невероятно много и напряженно, преодолевая то, что не дается ему, работает, как взрослый, сознательный человек. Он нет-нет да и показывает высший класс мастерства, оставляя далеко за собой всех сотоварищей. И тогда становится особенно понятной вся однобокость нелепой системы оценок порядковыми номерами.
В марте 1881 года сам Павел Петрович Чистяков садится на место натурщика и предлагает ученикам нарисовать его портрет угольным карандашом.
До нас дошли две работы, сделанные одновременно, обе они хранятся сейчас в Третьяковской галерее — это рисунки Савинского и Серова. Савинский старше и опытнее Серова, он превосходный рисовальщик, его портрет сделан очень тонко, но холодно. Чистяков у него рафинированный интеллигент типа Достоевского или Салтыкова-Щедрина. Гораздо ярче, живее рисунок Серова. Чистяков здесь, так же как и у Савинского, сидит почти в профиль. Превосходно вылеплена характерная, с большим черепом голова знаменитого учителя. Лицо резкое — это лицо умного, вдумчивого простолюдина, чудака и мудреца, каким и был Чистяков. Сходство, по мнению современников, Серову удалось предельно.
Портрет Павла Петровича — свидетельство того, какие большие успехи сделал Валентин Серов за первый же год учения в академии.
Раззадоренный этой работой, шестнадцатилетний Серов рисует свой автопортрет. Перед нами серьезное мальчишечье лицо, сохранившее еще свою детскую припухлость, беспорядочно свисающие на большой круглый лоб волосы. Незадолго до отъезда матери из Петербурга Тоша делал карандашный набросок с нее. В его автопортрете чувствуется, как Серов похож на мать: те же крупные, несколько грубоватые черты лица, которые портят Валентину Семеновну, но вполне естественны у мужчины, большая, хорошей формы голова и несвойственное матери выражение добродушия.
Академические годы проходят насыщенные событиями и работой. Серов в 1882 году сдает полагающиеся экзамены по научным предметам и зачисляется в академисты. В эти же годы он особенно близко сходится с товарищами по курсу — Владимиром Дервизом и Михаилом Врубелем, который переходит в мастерскую Чистякова. Оба художника значительно старше Валентина, но очень внимательны к нему и очень его ценят. Втроем они нанимают для занятий живописью мастерскую и ставят там натуру. Но их увлечение не масло — акварель. Чистяков восторженно приветствует их замысел. Он никак не может забыть великого акварелиста Фортуни. О Фортуни он говорит постоянно и успевает заразить своим увлечением Врубеля. Это имя даже становится кличкой Врубеля, которому хочется преодолеть мастерство замечательного испанца. «Мы трое единственные понимающие серьезную акварель в академии», — пишет Врубель сестре, подразумевая Серова, Дервиза и себя.
Акварельная техника гораздо сложнее масляной. Здесь не смоешь краску, не счистишь ее мастихином, не наложишь слой на слой. Здесь каждый мазок должен быть обдуман. Нужна особенная точность глаза и руки.
Друзья задумали писать натурщицу в обстановке Ренессанса. Дервиз, племянник известного богача, натащил в мастерскую множество старинной утвари, тканей, мебели, предметов искусства. Обстановка получилась великолепная, натурщица выбрана удачно. Лучшего быть не может — надо только работать и работать. В результате каждый из художников занят с 8 утра до 8 вечера, а три раза в неделю до 10, 11, 12 часов. Ведь как-никак, кроме работы в своей мастерской, есть академия и академические задания.
А в мастерской пишутся действительно превосходные акварели. То, что делает Врубель, потрясающе. Он возится с каждым местом, переделывая его по десять раз, и бесконечно радуется, когда получается «живой кусок». Многому у него учится Серов. Работа рядом с Врубелем — это тоже школа, и школа высокого класса. Все трое бок о бок пишут натурщицу в обстановке Возрождения, натурщика в костюме той же эпохи, портреты старушки Кнаппе. Все трое упорно добиваются «живых кусков». Работается радостно, легко, свободно и весело. И никто не критикует, не торопит, никто не задает сбивающих с толку вопросов: «Зачем у вас здесь так растрепан рисунок?», «Зачем вы начинаете с этого угла, а не сверху?» Можно работать, как находит каждый нужным для себя, можно, как говорит Врубель, «утопать в созерцании тонкости, разнообразия и гармонии».