В 1864 г. после успешного окончания духовного училища И.П.Павлов был переведен в семинарию, где проучился пять лет. В семинарии в основном обучались дети сельских учителей и низшего духовенства. Самые нуждавшиеся из них жили в общежитии и зачислялись на "казенный кошт", а по окончании семинарии в случае выбора светской карьеры должны были возвратить истраченные на их содержание деньги.

      Павлов, как и его младшие братья, был "своекоштным" семинаристом, т.е. жил в семье. Пребывание в семинарии он вспоминал с благодарностью: "У нас было несколько отличных учителей… было то, чего так недоставало печальной памяти толстовским гимназиям (и теперешним, кажется, тоже) - возможности следовать индивидуальным умственным влечениям. Можно было быть плохим по одному предмету и выдвигаться по другому, - и это…даже привлекало к вам особенное внимание: не талант ли?" (Из автобиографии).

      Рязанские семинаристы имели возможность читать поступающие в их библиотеку современные журналы и газеты: "Московские ведомости", "Санкт-Петербургские ведомости", "Русский вестник", "Отечественные записки", "Библиотека для чтения", "Современник" и другие. Особой популярностью среди молодежи пользовался журнал "Русское слово", в котором с 1861 года печатались статьи Д.И.Писарева и других передовых мыслителей того времени. И хотя библиотеки семинарий почти не имели средств на приобретение книг, и литература в них была, в основном, "жертвенной", в отчете Рязанской семинарии за 1864 год в библиотечном списке числятся такие новейшие переводные труды философско-биологического плана, как: "Физиологические эскизы" и "Учение о пище" Я.Моллешота, "Земля и люди" Э.Реклю и др. В списке книг, рекомендованных для домашнего чтения значатся: "Физиология обыденной жизни" Г.Льюиса, "Душа человека и животного" В.Вундта, "Образование человеческого характера" Р.Оуэна, "История философии" В.Бауера и многие другие прогрессивные для того времени публикации.

      Вспоминая свои юношеские годы в Рязани, Павлов писал: "Под влиянием литературы 60-х годов, в особенности Писарева, наши умственные интересы обратились в сторону естествознания, и многие из нас - в том числе и я - решили изучать в университете естественные науки".