До 1866 г. Горный институт был закрытым военным учебным заведением с ограничениями в приеме, военной муштрой и т. д. По уставу 1866 г. институт стал открытым учебным заведением, расширились права совета и улучшилось качество преподавания. Важное значение имело установление пятилетнего срока обучения (вместо трехлетнего), допуск к обучению в институте всех окончивших гимназический курс и выдержавших вступительные экзамены. Большое внимание уделялось практическим занятиям. После первого курса студенты выезжали на геодезическую практику, после третьего проводилась ознакомительная геологическая практика в виде экскурсий, подготавливавшая студентов к слушанию курсов геологического цикла; после четвертого курса студенты выезжали на рудники горнозаводских округов России. Значительно была усилена лабораторная база института, созданы новые кабинеты с минералогическими и палеонтологическими коллекциями. Существенно пополнилась библиотека института и облегчен доступ к ее фондам.
Горный институт всегда славился высоким уровнем общеобразовательной подготовки; в его стенах в прошлом училось много талантливой молодежи: писатель Н. М. Языков, декабрист А. А. Бестужев-Марлинский и такие деятели искусства, как В. А. Каратыгин, И. П. Борецкий, И. В. Орлов, В. В. Самойлов.
Традиционно славился Горный институт подготовкой в области математики. Основы ее преподавания были заложены замечательными русскими математиками В. Я. Буняковским и И. И. Сомовым. Во время учебы Ф. Н. Чернышева высшую математику, аналитическую и теоретическую механику, начертательную геометрию, а также маркшейдерское дело преподавал Г. А. Тиме, прошедший основательную подготовку за границей у таких крупных математиков, как К. Т. Вейерштрасс и Г. Ф. Риман. Физику преподавал К. Д. Краевич, один из лучших педагогов-физиков России, учебники которого переиздавались вплоть до 20-х годов нашего века. В Горном институте к этому времени функционировала специальная физическая аудитория с кабинетом физических приборов.
На младших курсах Ф. Н. Чернышев особенно увлекался химией, основы преподавания которой были заложены академиком Г. И. Гессом. Преподаватели К. И. Лисенко и К. Д. Сушин были известными учеными в области теоретической и прикладной химии (каменного угля, нефти, каменной соли). К. Д. Сушин одним из первых применил физико-химический анализ, получивший затем развитие в химической лаборатории Горного института, а также усовершенствовал процесс обогащения руд. Хорошая подготовка в области химии обеспечивалась, кроме научных достижений профессуры, их лекторскими способностями, а также одной из лучших в России по оборудованию химической лабораторией. Сохранились воспоминания об увлечении Ф. Н. Чернышева химией в период учебы в институте: «Химия и минералогия становятся его любимыми занятиями; старая, привлекательная в своей тесноте и какой-то интимности, лаборатория нашего института становится для него, как и для многих других его сверстников и последующих товарищей, вторым домом... Сколько идей, которыми институт может гордиться в трудах таких своих учеников, как Е. С. Федоров, Н. С. Курнаков, зародились, быть может, в стенах этой старой лаборатории» [9].
По геологическому профилю существовало четыре кафедры, которые возглавляли выдающиеся ученые того времени. Кафедру минералогии занимал П. В. Еремеев, который блестяще читал курсы кристаллографии и минералогии; под его влиянием молодой Ф. Н. Чернышев едва не стал минералогом, и лишь последующие успехи в картировании Урала заставили его отдать предпочтение стратиграфии и региональной геологии. П. В. Еремеев был крупным ученым; он продолжил дело Н. И. Кокшарова по описательной и топографической минералогии. Изучив формы кристаллов более 100 минералов, он дал описание наиболее характерных для русских месторождений образцов. Впервые в России он начал работы в области технологической минералогии. После окончания института Ф. Н. Чернышев долго сотрудничал с П. В. Еремеевым в Академии наук и особенно в Минералогическом обществе, где они были директором и секретарем. Практические занятия вел Г. Г. Лебедев, который позднее возглавил кафедру и составил учебник минералогии.