Первые походы
В детстве Пётр Семёнов был окружён великолепным собранием книг. Он перечитал почти всё в большой семейной библиотеке. «...Развитие моё происходило не в душной атмосфере городской жизни... а на вольном воздухе в деревенской жизни, посреди моей родной лесостепи, за полкою книг и в диком саду» — так вспоминал о своём детстве Семёнов-Тян-Шанский.
Учась в школе прапорщиков, он мечтал не о военной карьере, а об университете, поступив в который смог погрузиться в океан знаний. Его интересовало все: он ходил на лекции физика Ленца, математика Чебышева, геолога Гофмана, астронома Савича, зоолога Куторги, химика Воскресенского, ботаника Чепковского и даже юриста Неволина. Преимущественно интересовали естественные науки, но и гуманитарные занимали не меньше.
Пётр Семёнов окончил Петербургский университет в 1848 году и со своим другом Н.Я. Данилевским, позднее ставшим известным общественным и научным деятелем, отправился в первое своё путешествие — пешком из Петербурга в Москву.
Летом следующего года друзья организовали самостоятельную экспедицию в черноземные степи трёх губерний — Рязанской, Тульской и Орловской. Когда они дошли до реки Красивая Меча, притока Дона, описанного И.С. Тургеневым в «Рассказах охотника», жандармы арестовали Николая Данилевского как активного участника кружка петрашевцев. Семёнов тоже иногда приходил на собрания этого кружка (в нём состоял и Ф.М. Достоевский), но Пётр не разделял революционных идей и к суду привлечён не был. Оставшись один, он продолжил исследования, дойдя до Манычской степи. Он собрал богатый гербарий придонской флоры, использовав его в магистерской диссертации, защищённой в 1851 году.
К тому времени Семёнов уже был принят в действительные члены недавно организованного Русского географического общества, которое должно было стать, по мысли его учредителей, главным научным центром в России. В Обществе молодому естественнику поручили перевести с немецкого, существенно дополнив, книгу немецкого географа Карла Риттера «Землеведение Азии» (в 18 томах). Он сосредоточился на этой работе в фамильном имении, в Урусове, и посвятил ей два года целиком.
Петру было 23 года, когда он женился. Но жена, Вера Чулкова, внезапно заболела скоротечной чахоткой и вскоре умерла. Эта смерть потрясла юношу, и он сам заболел тифозной горячкой, осложнившейся воспалением мозга. Болезнь была настолько тяжёлой, что врачи Петербурга сочли состояние безнадёжным. Пётр был уже на грани смерти, когда один старый врач, друг семьи, попробовал свой, очень простой способ лечения. И Семёнов встал с постели.
Закрепить выздоровление он решил путешествием в Европу.
Семёнов проехал по Германии и Франции, посещал не только города, но и глухие деревни на реках и в горах. Первым делом он посмотрел Рейн, прорезающий Сланцевые горы, а затем — гранитный массив Гарц со знаменитым Брокеном, который назвал «самой поучительной миниатюрной горной страной», побывал в Бернских Альпах Швейцарии, познакомился с озёрами, включая Леман (Женевское), по горным перевалам Сен-Готард, Сен-Бернар, Гримзель прошёл в Италию, к озёрам Лаго-Маджоре и Комо. Потом также через горы вернулся во Францию.
В одной из долин горного массива Вогезы на северо-востоке Франции дошло до Семёнова известие о начале войны Англии и Франции с Россией, которая вошла в историю под названием Крымской. Тогда он вернулся в Германию и поступил в Берлинский университет, главным «светилом» которого был профессор Александр фон Гумбольдт. (Почти в 90 лет он ещё читал лекции, наряду со своим учеником Карлом Риттером, чей труд Семёнов переводил на русский язык).