В доме Мельниковых была обстановка, характерная для малосостоятельных дворянских семей. Тут не было ни гувернеров, ни учителей, получающих большое содержание. Будущий писатель рос в окружении людей из народа, с самого раннего детства незаметно привыкая к народной речи, узнавая народные обычаи и нравы. Воспитанием и первоначальным обучением детей занималась мать писателя — Анна Павловна. В молодости она получила скудное образование, но потом много и с увлечением читала и эту свою страсть передала старшему сыну. Павел Иванович был первенцем, имел двух братьев (оба офицеры; Николай в 1844 году убит на Кавказе, Федор дослужился до полковника и умер в 60-х годах в Брянске) и двух сестер (Надежда и Анна).
Детские годы провел в «лесном городке» Семенове, окруженном старообрядческими скитами, и «с ранних лет напитался впечатлениями той природы и того быта, которые впоследствии изобразил». По мнению сына-биографа, Мельников рос в атмосфере «доверчивого патриотизма» [Мещеряков, 1977, с. 4]. Однако сам Мельников находил свое воспитание «чисто французским»: «мой гувернер … давал мне такие уроки, что это ужас. Когда я был 14 лет, я с жаром читал Вольтера, его sermondecinguantes знал наизусть, песни Беранже были у меня в памяти; презрение ко всему русскому считал я обязанностью» [Мещеряков, 1977, с. 5].
В 1829 году Мельников был определен в нижегородскую мужскую гимназию. Он учился в одну из самых мрачных эпох в жизни русского общества. После восстания декабристов правящие круги России всеми средствами стремились подавить подлинное просвещение, которое коноводы реакции считали источником всякой крамолы. С неуемной жестокостью правительство Николая I преследовало все, что заключало в себе хотя бы малейшие признаки живой мысли. В гимназическом преподавании насаждался схоластический шаблон и бессмысленная, отупляющая зубрежка; розга и карцер были главными средствами «воспитательного» воздействия. Нижегородская гимназия в этом смысле не составляла исключения. Учителя были «люты», редко обходились без розог и площадных ругательств» [Еремин, 1976, с. 7]. Мельников в своих воспоминаниях рассказал весьма характерный для обстановки тех лет эпизод. Вместе с одноклассниками он решил устроить свой театр. С увлечением разучивали они и декламировали популярные пьесы тогдашнего репертуара. Но об этих невинных занятиях учеников узнало учебное начальство. Наказание последовало немедленно. Драматическую труппу под присмотром солдат отправили к директору...
С ними расправились по тогдашнему обычаю довольно круто... Из ребяческой шалости сумели раздуть страшную историю. В городе рассказывали, будто одиннадцати- и двенадцатилетние мальчики, составили опасный заговор для ниспровержения существующего порядка.
Для Мельникова увлечение театром имело еще и особое значение: тут впервые обнаружилась его художественная одаренность. В драматической труппе он был не только актером, но и автором.
Мельников вспоминал добрым словом только одного гимназического учителя — словесника Александра Васильевича Савельева, пришедшего на смену учителю-рутинеру. В отношениях Савельева с гимназистами-старшеклассниками не было той отпугивающей казенной непроницаемости, которая была свойственна большинству тогдашних преподавателей. В классе он читал Пушкина, Дельвига, Баратынского, давал своим ученикам произведения этих поэтов на дом [Еремин, 1976, с. 8].
В 1834 году Мельников поступил на словесный факультет Казанского университета. Мельников был студентом в ту пору, когда над университетами тяготел строжайший жандармский надзор, когда самые дикие расправы над студентами, заподозренными в склонности к вольнодумству, были будничным явлением. Казанский университет в то время переживал своеобразную полосу своей истории. Ректором тогда был великий математик Н. И. Лобачевский. Не жалея сил, стремился он укрепить научный авторитет университета.
С благоговением готовился Мельников переступить университетский порог. Однако в первый же день занятий его постигло глубокое разочарование: профессор читал свою лекцию, рассчитанную на зубрежку. Но с детства приобретенная страсть к чтению еще в гимназии помогала ему хоть немного отдыхать от зубрежки и приучала к самодеятельности. Так для него творчество Пушкина было той школой, в которой начали вырабатываться художественные вкусы Мельникова; в этой школе началось и его гражданское самоопределение.
В университете Мельников, как его пожизненные друзья В.П. Васильев, А.И. Артемьев и К.О. Александров-Дольник (впоследствии все трое востоковеды, Артемьев также статистик), увлекся Востоком: учил персидский, арабский и монгольский языки. В 1835 году переведен по бедности на казенный кошт.
Мельников был одним из лучших студентов своего курса. В 1837 году Мельников окончил университет со степенью кандидата; после стажировки за границей ему прочили место на кафедре славянских наречий. Произошло нечто такое, о чем и сам Мельников говорил неохотно и его биографы обыкновенно ограничивались неясными намеками. Известно только, что на одной из студенческих вечеринок Мельников вел себя, по мнению университетского начальства, получившего соответствующий донос, весьма предосудительно. О характере «преступления» можно судить по тому, какое последовало наказание: заграничная поездка была отменена, а «преступник» в сопровождении солдата отправлен в захолустный Шадринск. Правда, по дороге к месту своего назначения он получил новое «милостивое» распоряжение, согласно которому он назначался старшим учителем в пермской гимназии. Но Мельников превосходно понимал, что и эта «милость» была все-таки ссылкой. [Шешунова, 1994, с. 578].
Весной 1839 года ему удалось выхлопотать разрешение переехать в родной Нижний Новгород. Здесь он был назначен на должность старшего учителя гимназии. Учительствовал Мельников сравнительно недолго (1839-1846). На первых порах он с юношеским увлечением стремился ввести в преподавание подлинную научность; в своих отношениях с учащимися он хотел следовать наиболее прогрессивным педагогическим идеям того времени и увлекал тех немногих, кто сам стремился к знаниям (в их числе – К.Н. Бестужев-Рюмин, с которым Мельников всю жизнь сохранял добрые отношения). Но в этих своих стремлениях он оказался одиноким. Тогдашние гимназические преподаватели большей частью были людьми малообразованными и равнодушными. «В гимназии, - вспоминал позднее Мельников, - то есть в обществе учителей, я был почти лишним человеком. В это время директор, инспектор и многие учителя были из семинаристов старого покроя, несносные в классе, дравшие и бившие учеников нещадно (каждую субботу была «недельная расправа», и много розог изводилось) и низкопоклонничавшие не только перед высшими чинами губернской администрации, но и перед советниками», - то есть перед мелкой чиновничьей сошкой. Но взаимная неприязнь между Мельниковым и его сослуживцами обусловливалась не только различием в педагогических взглядах и приемах. Большинство преподавателей гимназии в своих литературных вкусах и политических убеждениях было крайне реакционно. «Пушкин, по их мнению,— писал Мельников,— пустомеля, не имеющий изящного вкуса, и притом вольнодумец, Лермонтов — мальчишка, которому необходимы розги. Гоголь — сальный марака, а Белинский — сумасшедший человек, который сам не знает, что пишет» [Еремин, 1976, с. 7-8].
В годы учительства Мельников был библиотекарем гимназии, правителем дел Нижегородского статистического комитета, членом тюремного комитета, преподавал историю в училище для детей канцелярии. Первая публикация – «Дорожные записки на пути из Тамбовской губернии в Сибирь», девять очерков по истории и экономике края от Саратовской пустыни до Перми. В Нижнем Новгороде Павел Иванович сблизился с В.И. Далем и архиепископом Иаковом – знатоком раскола. Занимался по преимуществу методическим изучением истории, статистики и археологии, разбором архивов, которых до него никто не касался; начал ряд исторических трудов, ни один из них не закончил: «История Владимиро-Суздальского княжества» (отрывок — «Отечественные записки», 1840, № 7), «Империя и варвары» (отрывок, «Литературная газета», 1840, № 61), «Персия при Сасанидах» (отрывок, «Литературная газета», 1840, № 103); переводил Краледворскую рукопись и чешскую грамматику. В 1839 на славянофильской почве подружился с графом Д. Н. Толстым (в то время директором Нижегородской ярмарки), который разделял интерес Мельникова к расколу и учил его польскому языку (Мельников перевел стихотворение А. Мицкевича «Великий художник» — «Литературная газета», 1840, 10 июля) [Шешунова, 1994, с. 578].
В 1839 году в Петербурге начал выходить обновленный журнал «Отечественные записки», издатели которого — А. А. Краевский и В. Ф. Одоевский — не уставали напоминать о своей былой близости к Пушкину и о своей решимости бороться против Булгарина и его союзников — Н. И. Греча, состоявшего так же, как и Булгарин, в связи с тайной полицией, и О. И. Сенковского — ловкого, но беспринципного журналиста и критика, редактировавшего тогда самый распространенный журнал — «Библиотека для чтения». Именно в «Отечественных записках» Мельников и напечатал в 1839 году свое первое произведение — «Дорожные записки». Он сотрудничал в «Отечественных записках» вплоть до 1844 года, то есть как раз в те годы, когда этот журнал под руководством Белинского стал трибуной революционной мысли.
Литературные взгляды Мельникова формировались в переходный период от романтизма к реализму. Это оказало определенное влияние на замысел первого крупного беллетристического произведения Мельникова — его романа «Торин», который состоял из пяти очерков и рассказов: «Звезда Троеславля», «Новый исправник», «Ивановская красавица», «Заочная любовь» и «Он ли это?». В этих рассказах описана провинциальная жизнь в губернских городах, а в эпилоге — жизнь в деревне. Все рассказы рисуют сатирическую картину нравов и выдают «невыносимое» подражание Н. В. Гоголю [Аннинский, 1988, с. 198]. Вскоре Павел Иванович писал брату: «Никогда не прощу себе,что я напечатал такую гадость» [Шешунова, 1994, с. 579], однако в1858 использовал некоторые сюжетные элементы этой публикации в рассказе «Именинный пирог» («Русский вестник», № 2).