Почти четыре года Илья проработал в артели художников, где занимался писанием икон и реставрацией старинных иконостасов. Но он мечтает о большем. Скопив 100 рублей от церковных заказов, в 1863 году молодой художник едет в Петербург. Но поступить в Академию художеств ему не удается, поскольку он не знал классического рисунка. Тогда Репин решает поступить в частную рисовальную школу, где преподавал И.Н. Крамской. Вскоре тот заметил талантливого юношу, пригласил его к себе в гости. С тех пор и началась их дружба, сыгравшая огромную роль в жизни Репина.

По рекомендации Крамского через два месяца Репин был принят вольнослушателем в академию. В конце первого курса за картину «Плач Иеремии на развалинах Иерусалима» он получил высшую оценку и стал студентом академии. Параллельно с учебой Илья посещал вечера в доме Крамского, где собирались члены артели передвижников. Общение с ними и определило его творческое кредо.

В 1871 году Репин завершает обучение в академии участием в конкурсе на Большую золотую медаль. Он пишет картину на евангельский сюжет «Воскрешение дочери Иаира». Картина получила высокую оценку в академии. Репину была присуждена Большая золотая медаль, которая давала право на шестилетнюю поездку за границу за счет академии.

В 1873 году Репин завершает картину «Бурлаки на Волге». Сюжет ее возник у художника еще в 1868 году, во время воскресной прогулки по Неве. Репина поразил контраст между встретившейся ватагой бурлаков и «чистым ароматным цветником господ». В своих воспоминаниях он пишет, что «своим тяжелым эффектом бурлаки, как темная туча, заслонили веселое солнце; я уже тянулся вслед за ними, пока они не скрылись с глаз».

В мае 1870 года вместе с художником Ф. Васильевым Репин поехал на Волгу, где делал зарисовки и этюды к задуманной картине. «Бурлаки» были показаны на всемирной выставке в Вене и принесли художнику европейскую известность. Ее приобрел для своего собрания один из великих князей.

В.В. Стасов пишет: «…Не для того, чтобы разжалобить и вырвать гражданские вздохи, писал свою картину г. Репин: его поразили виденные типы и характеры, в нем жива была потребность нарисовать далекую, безвестную русскую жизнь, и он сделал из своей картины такую сцену, для которой ровню сыщешь разве только в глубочайших созданиях Гоголя».

В мае 1873 года Репин уезжает за границу как пенсионер Академии художеств. Он едет вместе с женой и маленьким ребенком, своей первой дочерью Верой. Женился Репин в феврале 1872 года, его избранницей стала Вера Алексеевна Шевцова.

Около трех лет художник провел в Париже. Он не в восторге от современного искусства. Стасову он пишет: «Учиться нам здесь нечему… у них принцип другой, другая задача, миросозерцание другое». Он пишет этюды парижского предместья, уличные сцены, портреты (в частности, И.С. Тургенева), задумывает и выполняет большую картину «Парижское кафе».

В 1876 году Репин пишет портрет жены, поясной, в сером платье и черной шляпке со страусовым пером. Облик Веры Алексеевны полон изящества. В ее туалете чувствуется парижский вкус.

В том же году Репин возвращается в Россию. Здесь, уже на русской земле, он пишет замечательную картину «На дерновой скамье», представляющую собой групповой портрет в пейзаже. Художник И.Э. Грабарь так откликнулся на это произведение: «Блестящая по мастерству, свежая и сочная, она принадлежит к лучшим пейзажным мотивам, когда-либо написанным Репиным».

Репин с семьей едет в Чугуев, в свои родные места. Из работ этого периода выделяются этюд «Мужичок из робких» (1877) и портрет «Протодьякон» (1877).

Композитор М. Мусоргский в письме к Стасову пишет: «…видел "Протодьякона", созданного нашим славным Ильей Репиным. Да ведь это целая огнедышащая гора! а глаза Варлаамища так и следят за зрителем. Что за страшный размах кисти, какая благодатная ширь!»

«Мужичок из робких» и «Протодьякон» были выставлены Репиным на Шестой передвижной выставке в 1878 году.

Летом 1878 года Репин проводит в Абрамцеве у Мамонтовых. Он еще не раз бывал здесь с семьей, много работал, писал портреты, в частности, самого Мамонтова и его супруги, пейзажи и натюрморты.

С переездом в Москву у Ильи Ефимовича проявляется интерес к русской старине. В результате появляется картина «Ратник XVII века» (1879), а вскоре и более значительная картина «Царевна Софья Алексеевна в Новодевичьем монастыре» (1879).

Учитель и друг Репина Крамской отнесся к новому творению художника весьма одобрительно. Он писал, что образ царевны «соответствует истории». А вот Стасов утверждал, что данная тема «не в характере дарования Репина, ему свойственно писать лишь то, что он видит в действительности… Он не драматик, он не историк».

Еще в 1876 году в Чугуеве художник задумал картину «Крестный ход в Курской губернии». Над этой картиной Репин работает долго, тщательно отбирая типажи. Толпа разных сословий и состояний, собранная воедино свершением религиозного обряда, давала как бы наглядный разрез существующих в действительности отношений между слоями русского общества. Картина написана так, чтобы зритель внимательно и подробно рассматривал ее, разглядывал детали, отдельные типы, выражения лиц, отдельные эпизоды, сцены и другие подробности.

Также в Чугуеве Репин написал свою первую картину на революционную тему – «Под жандармским конвоем» (1876). Далее художник не раз обращается к образу революционера. В «Аресте пропагандиста» (1880–1889) главный герой – молодой революционер, схваченный полицией. Крестьяне в избе с осуждением смотрят на арестованного. Художник талантливо показал одиночество героя среди людей, во имя которых он отдал свою свободу.

К этому циклу примыкают картина «Отказ от исповеди», «Сходка», «Не ждали» (1884).

«Вместе с членами семьи все наше внимание обращено на входящего мужчину. Он в стоптанных, много хоженых сапогах, рыжем армяке, выгоревшем на солнце и не раз омытом дождями. Глаза ввалились, смотрят испытующе и выжидательно, губы привычно сжаты, а пальцы, неуклюже высвободившись из-под слишком длинного рукава, робко прижимают к себе жалкую шапчонку. Раз взглянув на него, нельзя забыть этих вопрошающих глаз. Незабываемое лицо!

В лицах и позах родных целая гамма сложнейших чувств, выраженных у каждого из них по-разному – радость, изумление, испуг; даже равнодушие прислуги делает эти переживания еще убедительнее. Все – каждая поза участников сцены, выражение их лиц, жесты подчинено единой цели – подчеркнуть значительность происходящего события – внезапное появление близкого человека после долгой и трагической разлуки. Вместе с тем каждая деталь в картине: скромная обстановка комнаты, портреты Некрасова и Шевченко на стене еще глубже раскрывают основной замысел произведения, выявляют те симпатии и устремления, какими жила передовая интеллигенция того времени», – анализирует картину «Не ждали» Н. Шанина.

В 1885 году Репин завершает одну из самых известных картин «Иван Грозный и сын его Иван». Жена великого химика Менделеева вспоминает: «Никогда не забуду, как раз неожиданно Илья Ефимович пригласил нас в мастерскую. Осветив закрытую картину, он отдернул занавес. Перед нами было "Убиение Грозным сына". Долго все стояли молча, потом заговорили, бросились, поздравляли Илью Ефимовича, жали руку, обнимали».

Силу воздействия этого полотна ярко передал Крамской: «Прежде всего меня охватило чувство совершенного удовлетворения за Репина. Вот она вещь в уровень таланту!.. Выражено и выпукло выдвинута на первый план – нечаянность убийства! Это самая феноменальная черта, чрезвычайно трудная и решенная только двумя фигурами. Отец ударил своего сына жезлом в висок! Минута, и отец в ужасе закричал, бросился к сыну, схватил его, присел на пол, приподнял его к себе на колени, и зажал крепко, крепко одною рукою рану на виске (а кровь так и хлещет между щелей пальцев), а другою, поперек талии, прижимает к себе и крепко, крепко целует в голову своего бедного (необыкновенно симпатичного) сына, а сам орет (положительно орет) от ужаса, в беспомощном положении. Бросаясь, схватываясь и за голову, отец выпачкал половину (верхнюю) лица в крови. Подробность шекспировского комизма… "Иван Грозный" – явление в русской живописи необычайное».