Po ukończeniu szkoły studiował nauki matematyczno-przyrodnicze w Petersburgu, gdzie został asystentem przyrodnika, prof. Szczepana Zalewskiego. W tym czasie wziął udział w wyprawach naukowych na Kaukaz, nad Dniestr, nad Jenisej i w okolice jeziora Bajkał. Dotarł również do Chin, Japonii, na Sumatrę i do Indii. Wrażenia z Indii były podłożem dla jego pierwszej powieści Chmury nad Gangesem.
Z powodu udziału w zamieszkach studenckich w 1899 roku musiał opuścić Rosję. Wyjechał do Paryża, gdzie studiował fizykę i chemię u prof. Marcellina Berthelota na Sorbonie. Tu także miał okazję poznać Marię Skłodowską-Curie.
Po powrocie do Rosji został docentem Uniwersytetu Technicznego w Tomsku. Nie pozostał jednak długo na uczelni, by poświęcić się karierze naukowej; jego pasją były podróże. W 1905 roku, po wybuchu wojny rosyjsko-japońskiej, został wysłany do Mandżurii, gdzie prowadził badania geologiczne w poszukiwaniu surowców niezbędnych dla armii. Za organizowanie w Harbinie protestów przeciw rosyjskim represjom w Królestwie Kongresowym został aresztowany i skazany na karę śmierci. Dzięki szczęśliwemu zbiegowi okoliczności uniknął wykonania wyroku i uzyskał jego nadzwyczajne złagodzenie. Wkrótce potem został wybrany przewodniczącym Rewolucyjnego Komitetu Naczelnego, który przez pewien czas sprawował władzę w Mandżurii.