На третьем году обучения произошло решающее в его жизни событие: начало занятий химией под руководством Николая Николаевича Зинина. Изначально химия преподавалась в академии строго в объеме, необходимом врачам и фармацевтам. Все изменилось, когда в 1848 году кафедру занял перешедший из Казанского университета Зинин. Молодой профессор вел кипучую научную деятельность. Синтезировав анилин, он год за годом получал всё новые органические вещества, постепенно находившие применение в промышленности. Выходя из лаборатории в аудиторию, красавец Зинин превращался в блестящего лектора, читавшего высоким тенором все химические курсы (вплоть до минералогии) и собиравшего в стенах академии сотни слушателей. Однако практических занятий для студентов еще не существовало. Пришедший к профессору с просьбой работать в лаборатории Бородин был встречен насмешками. Серьезность намерений пришлось доказывать, зато он был щедро вознагражден за свой энтузиазм — а начиналось всё на голом энтузиазме. Как писал сам Бородин в воспоминаниях о профессоре, «обстановка кафедры химии была в то время самая печальная. На химию ассигновалось в год рублей 30 с правом требовать еще столько же в течение года. Прибавим, что это были времена, когда в Петербурге нельзя было иногда найти в продаже пробирного цилиндра, когда приходилось самому делать каучуковые смычки и т. д. Лаборатория академии представляла собою две грязные, мрачные комнаты со сводами, каменным полом, несколькими столами и пустыми шкафами. За неимением тяговых шкафов перегонки, выпаривания и пр. зачастую приходилось делать во дворе, даже зимою… Но и при этих условиях у Н. Н. находились всегда охотники работать. Человек пять-шесть всегда работало, частью на собственные средства, частью на личные средства Н. Н. Так продолжалось до начала 60-х годов. Я еще студентом застал в этой лаборатории у покойного Н. Н. другого Николая Николаевича, живого, — Бекетова, который тогда занимался еще в качестве начинавшего ученого, магистранта и, за неимением посуды, работал в битых черепочках и самодельных приборах». Недаром свои знаменитые синтезы профессор в начале 1850-х годов осуществил в домашней лаборатории на Шпалерной улице. И это несмотря на то, что за годы учебы Бородина у Зинина во втором браке родилось четверо детей: старшая дочь Елизавета впоследствии вышла замуж за отцовского ученика Александра Александровича Загумени (Загуменного), младший сын Николай стал математиком, первым ректором Донского политехнического института в Новочеркасске.