Тем не менее всю свою жизнь он не прекращал самообразование. В семнадцатилетнем возрасте Циолковский перебрался в Москву, здесь он целые дни проводил в Чертковской публичной библиотеке, изучая астрономию, математику, химию и механику. За несколько лет он полностью освоил гимназическую программу, а также значительную часть университетской. В Москве же Циолковский познакомился с Николаем Федоровичем Федоровым, развивавшим идеи русского космизма.
Те небольшие деньги (10-15 рублей), что ежемесячно присылал отец, Константин тратил не на еду, а на реактивы и приборы. Каждую свободную минуту он посвящал науке, не работал и проводил время, создавая изобретения и разрабатывая теории. Выживал он на 90 копеек в месяц, покупая только черный хлеб. К 1876 году жить в Москве на эти деньги стало невозможно, и Циолковский вернулся в Вятку, устроившись на работу репетитором. Чтобы наглядно показывать своим ученикам работу механизмов, Циолковский, как и в детстве, самостоятельно мастерил их руками.