В 1827 году директором Морского корпуса был назначен высокообразованный и гуманный контр-адмирал И. Ф. Крузенштерн – один из основоположников океанографии, мореплаватель, почетный член Петербургской академии наук, автор двухтомного «Атласа Южного моря», член-учредитель Русского географического общества, член Лондонского королевского общества. К подготовке кадетов он предъявлял особые требования, для учебы отбирал только лучших. В связи с этим комплект воспитанников был уменьшен до 505 человек.
Император Николай I особенно любил Морской кадетский корпус, часто его посещал и ставил в пример другим учебным заведениям. В составе преподавателей в это время состояли известный историк Шульгин, географ Максимович. Типография была расширена, в ней печаталось много оригинальных и переводных учебников, библиотека увеличена, учреждены корпусной музей и обсерватория, образована особая эскадра Морского корпуса и поставлена в столовом зале модель брига «Наварин» для парусных учений зимой. В курс обучения были введены военное судопроизводство, химия, начертательная геометрия, расширены курсы морских наук и иностранных языков.
Вскоре при корпусе был основан офицерский класс. В 1835 году учреждены сверхкоштные воспитанники с платой 850 руб. ассигнациями в год. В 1842 году Крузенштерна сменил вице-адмирал Н. П. Римский-Корсаков, обративший особое внимание на программу летних практических занятий, которую он значительно расширил. В 1843 году утвержден герб корпуса, а 15 декабря 1852 года, в годовщину его 100-летия, высочайше даровано новое знамя. С 1856 года при Морском корпусе учреждаются юнкерские классы, в которых юнкерам флота читались лекции по математике, морским наукам и словесности.
После Восточной (Крымской) войны, обнаружившей отсталость российского флота от английского, французского и даже турецкого, генерал-адмирал великий князь Константин Николаевич обратил особое внимание на Морской корпус и значительно изменил его организацию. Число воспитанников уменьшилось до 240 человек, а возраст поступления был повышен до 14 лет. Курс обучения разделился на две части – общую (1 год) и специальную (3 года). Для практического летнего обучения были оборудованы корвет «Баян» и фрегат «Кастор».
Назначение в 1861 году директором корпуса контр-адмирала В. А. Римского-Корсакова способствовало реформе учебного заведения. При нем в дело воспитания были привлечены лучшие офицеры и ряд выдающихся педагогов из других ведомств. По учебной части выпускается много новых, отвечающих требованиям времени пособий, учреждается классная библиотека с читальней, оборудуется железная вращающаяся платформа для преподавания девиации, на учебной батарее устанавливаются орудия новых образцов. Внешняя муштра обучаемых была ослаблена в пользу развития их большей самостоятельности, сознательного отношения к своим обязанностям. Программа летнего плавания была резко увеличена. Эти традиции во многом сохранились и при поступлении Колчака в корпус, который в то время возглавлял адмирал Д. С. Арсеньев, герой Крымской и Русско-турецкой 1877–1878 годов войн, флаг-капитан флота Тихого океана, член Адмиралтейств-совета.
У Александра рано пробудилось сознание собственной одаренности и даже исключительности. С детства он стремился к лидерству, быть первым учеником в гимназии, в Морском кадетском корпусе – старшим над сверстниками. Он стремился к знаниям. Полюбившуюся ему морскую артиллерию, например, он, помимо официальной программы, изучал на практике на Обуховском заводе. Здесь же, на заводе, юный Колчак по собственной инициативе приобрел навыки слесарного дела. Мечтал он и о том, как прославить свое имя в науке. Он вынашивал, в частности, идею: ни больше ни меньше, как открыть Южный полюс. Сам он по этому поводу говорил: «Я готовился к южнополярной экспедиции… писал записки, изучал южнополярные страны. У меня была мечта найти Южный полюс». Мечте не суждено было осуществиться, но надежда оставить свой след в науке не покидала его никогда.
Юноша пользовался большим авторитетом у одноклассников. И не только у них. Администрация элитного морского учебного заведения неоднократно отмечала его в числе лучших учеников и заслуженно доверила быть фельдфебелем младшей роты. Управляющий морским министерством будущего Верховного правителя М. И. Смирнов так вспоминал о том времени: «Я впервые с ним познакомился, будучи воспитанником младшей роты. Колчак, молодой человек невысокого роста, с сосредоточенным взглядом живых и выразительных глаз, глубоким грудным голосом, образностью прекрасной русской речи, серьезностью мыслей и поступков, внушал нам, мальчикам, глубокое к себе уважение. Мы чувствовали в нем моральную силу, которой невозможно не повиноваться, чувствовали, что это тот человек, за которым надо беспрекословно следовать. Ни один офицер-воспитатель, ни один преподаватель корпуса не внушал нам такого чувства превосходства, как гардемарин Колчак».
Весной 1894 года Александра, как отличника, пригласили на обсуждение результатов выпуска. Ему прочили многообещающее первое место. Но он наотрез отказался от этого, считая более достойным своего товарища по учебе. Из корпуса Колчак был выпущен вторым по списку с денежной премией русского мореплавателя Петра Ивановича Рикорда (1776–1855), члена-корреспондента Петербургской академии наук, а осенью того же года произведен в мичманы.
Радостное событие омрачила безвременная смерть матери. Ольгу Ильиничну похоронили недалеко от дома, на Успенском кладбище в деревне Мурзинка.
Еще в ученические годы будущий адмирал с головой окунулся в точные науки. Часто посещая Обуховский завод, он хорошо узнал артиллерийское и минное дело. Отец познакомил его с британским заводчиком-миллиардером Армстронгом, нажившимся на производстве пушек и удостоившимся впоследствии звания лорда. Он предложил ему продолжить обучение на английских заводах. Но у юноши возобладало желание служить на флоте.
В 1895 году, после нескольких месяцев совершенствования в штурманском деле, Колчак назначается помощником вахтенного начальника на броненосный крейсер 1 ранга «Рюрик». В первом же своем выходе в море, не оставляя замыслов сказать свое слово в науке, он по собственной инициативе производит океанографические работы по специально разработанной программе. Затем был Владивосток, та же должность на крейсере 2 ранга «Крейсер» и необъятные просторы Тихого океана. «Это было первое мое большое плавание. Главная задача была чисто строевая, но, кроме того, я специально работал по океанографии и гидрологии. С этого времени я начал заниматься научными работами. Готовился к южнополярной экспедиции, но занимался этим в свободное время, писал записки, изучал южнополярные страны. Итогом того плавания стали опубликованные «Наблюдения над поверхностными температурами и удельными весами морской воды, произведенные с мая 1897 года по март 1898 года». В них уточнялись методы наблюдений, выверялась правильность карт холодных течений у берегов Кореи.
Тогда же он увлекся восточной философией, особенно учением секты Дзен, проповедующей аскетизм и пренебрежение к быту, пытался самостоятельно освоить китайский язык. Интерес ко всему восточному у Александра Васильевича остался надолго. Позднее Колчак пристрастился к коллекционированию японского холодного оружия. Спустя годы во время посещения Токио он часто бродил по лавкам отдаленных кварталов, надеясь найти знаменитый нож Майошин (чаще всего им самураи совершали харакири). И только в 1918 году удача улыбнулась Александру Васильевичу – японский полковник преподнес долгожданный подарок работы одного из учеников мастера. Для адмирала он стал своеобразным талисманом: «Когда мне становится очень тяжело, я достаю этот клинок, сажусь к камину, включаю освещение и при свете горящего угля смотрю на него. Какие-то тени появляются, исчезают на поверхности клинка, который точно оживает какой-то внутренней в нем скрытой силой – быть может, действительно частью живой души воина».