Соловьев учился хорошо по всем предметам, кроме математики, к которой чувствовал природную антипатию, усиливавшуюся еще оттого, что в третьем классе был учителем некто Волков, большой педант и человек довольно грубый. Он, например, обращался к мальчику с такими словами: “Дурак ты, Соловьев! Уравнения второй степени решить не можешь! Жаль мне твоего отца: отец твой – хороший человек, а ты – дурак!”
Однако летом Соловьев наверстал упущенное, отец взял ему учителя, и осенью он блистательно выдержал экзамен, так что перешел в четвертый класс первым учеником по всем предметам. Первым, кто подметил выдающиеся способности Соловьева, был Попов, преподававший русский язык и словесность, начиная с четвертого класса. Он умел возбудить в учениках охоту к занятиям, прекрасно разбирал классические произведения литературы и ученические сочинения и на этих разборах не только выучивал правильно писать, но и выявлял таланты, у кого они были. На уроках логики и риторики Соловьев, заинтересованный предметом, не мог удержаться, чтобы не высказывать вслух своих мыслей. Попов не сердился на такое “неприличное” поведение, и беседа выходила очень живой и поучительной. Сочинения Соловьева своими достоинствами выделялись среди прочих ученических работ, хотя он часто уклонялся в сторону, не исполняя заданной темы, – вместо описания памятника Минину и Пожарскому предавался историческим воспоминаниям и пренебрегал риторическими формами, считавшимися тогда обязательными. Попов журил ученика за отступления от риторики, но тем не менее во время одной товарищеской беседы с учителем Красильниковым увлекся до того, что сказал ему: “Ведь Соловьев просто гений!” Красильников возразил на это: “Полно, полно, Павел Михайлович! Как это может быть; положим, что Соловьев – мальчик умный, с большими способностями, но может ли это быть, чтобы у нас в гимназии завелся гений?” Хотя не все относились к Соловьеву с таким восторгом, как Попов, но все учителя признавали в нем большие способности и любили его за отличное учение и примерное поведение. Сергей Михайлович всегда с удовольствием вспоминал о времени, проведенном в гимназии; легко, весело ему было с узлом книг отправляться в школу, зная, что там встретит его ласковый прием; приятно было ему чувствовать, что он значит что-то; приятно было, войдя в класс, направлять шаги к первому месту, остававшемуся всегда за ним.
В 1838 году, восемнадцати лет, Соловьев был выпущен из гимназии первым учеником с обязанностью написать для акта рассуждение на тему “О необходимости изучения древних языков для успешного изучения языка отечественного”, за которое получил серебряную медаль.