Чтение курса предполагалось сопровождать практическим занятием или демонстрацией, «что позволило бы каждому профессору ознакомиться при этом не только с большей или меньшей любознательностью каждого слушателя, но и со степенью приобретенных каждым познаний». Таким образом, перед академией ставилась задача готовить управляющих помещичьими имениями и чиновников для государственной службы.
Первый учебный план академии включал в себя следующие предметы: православное богословие, сельское хозяйство, скотоводство общее и частное, ветеринарные науки, сельское строительство и инженерное искусство, политическая экономия, лесоводство, технология сельскохозяйственных и лесных производств, практическая механика, геодезия, химия, физика, ботаника, зоология, минералогия.
Предусматривалось, что академии необходимо иметь библиотеку, сельскохозяйственный кабинет, химическую лабораторию, собрание предметов лесного хозяйства, технологический и физический кабинет, собрание горных пород и минералов, ботаническую и зоологическую коллекцию, собрание моделей, чертежей и рисунков по механике и строительному искусству, ферму, опытное поле, лесную дачу, плодовый сад, питомник и огород, ботанический сад и оранжерею. Мы видим, что академия предполагала подготовку специалистов широкого профиля. Предполагалось, что Петровская земледельческая и лесная академия сможет выдавать дипломы на ученую степень кандидата и магистра сельского хозяйства и лесоводства.
Пока подготовка академии к ее открытию шла полным ходом, из-за разногласий с императором по вопросам сельскохозяйственной политики в условиях отмены крепостного права, министр М. Н. Муравьев был вынужден покинуть министерство. Новым министром государственных имуществ стал А. А. Зеленой, который находился на этой должности до 1872 года. Он делал ставку на развитие среднего сельскохозяйственного образования, считаяя земледельческие училища главным типом сельскохозяйственных учебных заведений. Зеленой считал, что поскольку селу требовалось значительное число приказчиков и управителей имениями именно сельскохозяйственные училища смогут решить эту кадровую задачу. В этот период были открыты трехлетние земледельческие училища в Казани и Саратове, а учебные фермы при Горыгорецком и Харьковском училищах переведены на трехлетний срок обучения вместо четырехлетнего.
В 6070-е годы XIX века ряд специалистов выдвигал предложения по реформированию отечественного сельскохозяйственного образования. Одним из них был ученый-агроном А. С. Ермолов, который предложил свою концепцию высшего сельскохозяйственного образования, отдавая предпочтение профильным сельскохозяйственным вузам.
27 октября 1865 года император Александр II утвердил устав и штат Петровской земледельческой и лесной академии. Для первоначального обзаведения нового вуза Государственное казначейство единовременно выделило 10 тыс. рублей. Общая стоимость устройства Петровской академии, включая покупку имения, выразилась цифрой в 1007083 рубля. Ежегодно из Государственного казначейства на содержание вуза ассигновалось 134980 рублей. Кроме того, поступали доходы с имения и за посещение лекций.
Привлекательно место расположения академии имение Петровско-Разумовское в получасе езды от центра Москвы. Главное здание вуза называют дворцом. Причем обветшавший дворец имения Разумовских был разобран, и на его месте по проекту архитектора Николая Леонтьевича Бенуа (18131898) архитектором П. С. Кампиони был построен главный учебный корпус в стиле барокко. Его украшают часовая башня и уникальные выпуклые стекла, привезенные из Финляндии, которые сохранились до наших дней. Главное здание возвышается на пригорке, с которого открывается живописный вид на правильно распланированные поля. Большие, с выпуклыми стеклами, окна и двери с балконами пропускают массу света в изящные аудитории, кабинеты, библиотеку и залы. Окна круглого актового зала с расписными плафонами открываются на красивый цветник гордость первого ректора академии, доктора ботаники и действительного члена Академии наук Н. И. Железнова.
Главный корпус Тимирязевский академии с двух сторон
21 ноября 1865 г. состоялось торжественное открытие Петровской академии, на котором академик Николай Иванович Железнов произнес замечательные слова, ставшие философией вуза на долгие годы: «Академия не должна состоять из начальников и подчиненных, а из членов одной семьи, стремящихся к достижению общей цели».
В мероприятии участвовали ее сотрудники, студенты и более двухсот гостей. Среди приглашенных на торжества были московский генерал-губернатор князь В. А. Долгоруков с ближайшим окружением, члены императорского двора во главе с князем А. В. Оболенским, член Государственного совета М. А. Офросимов, три сенатора, высшее духовенство, московский городской голова князь А. А. Щербатов, попечитель Московского учебного округа Д. С. Левшин, делегации от Московского университета, Лазаревского института восточных языков, Практической академии коммерческих наук и других учебных заведений.
Занятия в академии начались 25 января 1866 года. В этот день священник академической церкви произнес речь и провел молебен. В большом зале академии директор академик Н. И. Железнов (руководил академией до 1870 года) выступил перед профессорско-преподавательским составом, учебно-вспомогательным персоналом и студентами с программной речью. В частности, он сказал: «Главная задача академии состоит в распространении хозяйственных сведений, и должно надеяться, что со временем слушатели не погонятся за служебными преимуществами, а будут искать одних знаний». Директор обратил внимание слушателей на необходимость тщательного изучения основ науки: «не забудьте, что основательные специальные знания не могут быть прочны без старательного изучения основных наук».
Николай Иванович Железнов
Состав первых слушателей академии оказался весьма неожиданным для авторов академического устава и руководителей академии. Один из участников торжеств в честь ее открытия так описывал свои впечатления о первых слушателях: «Собравшаяся толпа молодежи не могла не поразить нас различием возрастов, разнообразием и оригинальностью одежды, нечистоплотностью и странным выражением лиц. Тут были молодые люди в простых блузах и пледах, в красных рубашках и старых сапожищах, в чуйках и грязных напольных тулупах, были безбородые юноши и совершенно обросшие волосами взрослые люди». Это были явно не дети дворян.
В июне 1869 года в академию пришло письмо из Славянского благотворительного комитета, в котором говорилось, что «Сербский уроженец Любомир Биркович желал бы получить в России высшее образование по части земледелия и сельского хозяйства». Совет академии дал согласие. 3 сентября Л. Биркович выехал из Одессы в Москву, а уже 27 сентября совет, рассмотрев документы, зачислил его студентом, предоставив ему академическую стипендию.
Путь на учебу в Петровку, особенно зимой, был небезопасен для студентов в буквальном смысле этого слова. Лишь небольшой части студентов нашлись места в общежитии. Остальные жили в так называемых Ололыкинских номерах за плотиной, снимали комнаты в Выселках, в Соломенной сторожке, в деревне Марфино. Шедшим на занятия студентам дорогу часто перебегали голодные волки. Писатель В. Г. Короленко, учившийся в те годы в вузе, вспоминал, что однажды волк утащил у них собаку.