Свое первое сочинение — польку «Элен» — он сочинил, когда ему было десять лет, а еще через три года был уже автором концерта для флейты с фортепиано и трио для двух скрипок и виолончели на темы оперы Мейербера «Роберт-дьявол».
В 17 лет он поступил в Медико-хирургическую академию, так как с детства его привлекала химия. По воспоминаниям Щиглева, он с ранних лет ставил дома разные химические опыты, вся квартира была наполнена ретортами и всякими химическими снадобьями. Уже на третьем курсе он стал работать в лаборатории знаменитого профессора Зинина и вскоре стал его лучшим и любимым учеником. В 1858 году Бородин защитил докторскую диссертацию и был послан за границу совершенствоваться. Три года он провел в Германии, главным образом в Гейдельберге, где находился один из лучших университетов Европы, затем во Франции и Италии. Там он занимался в лабораториях, участвовал в международном химическом конгрессе, его статьи печатались в специальных журналах. Там же он сблизился с другими молодыми русскими учеными, в частности с Д. И. Менделеевым и И. М. Сеченовым. По возвращении через три года в Петербург стал профессором Медико-хирургической академии, преподавал и в других учебных заведениях. Но ни за границей, ни в Петербурге не забывал о музыке — не только не пропускал концертов, которые проходили во время сезонов, но и сам много музицировал, в основном как виолончелист в любительских трио, квартетах, квинтетах. В немногие свободные минуты сочинял инструментальные пьесы, ансамбли, романсы.
Его руководитель был этим очень недоволен: «Господин Бородин, — говорил ему Зинин, — поменьше занимайтесь романсами. На вас я возлагаю все свои надежды, чтобы приготовить заместителя своего, а вы все думаете о музыке и двух зайцах».
Будучи в Германии он познакомился с молодой московской пианисткой Екатериной Сергеевной Протопоповой, приехавшей туда лечиться. Вскоре она стала его женой. Именно она увлекла Бородина, раньше интересовавшегося музыкой XVIII века, в основном венских классиков, современными композиторами-романтиками — Шопеном, Шуманом, Листом.
Переломным в его жизни стал 1862 год, когда он сблизился с Балакиревым, ярким музыкантом-самоучкой, обладавшим огромной эрудицией, педагогическими склонностями и сильным характером, позволившим ему сплотить вокруг себя целую группу молодых музыкантов. Самыми яркими среди них стали Бородин, Римский-Корсаков, Мусоргский и Кюи, вошедшие в историю русской музыки под названием Могучей кучки, данной им их идейным вождем искусствоведом В. Стасовым. Это было удивительное сообщество, в котором поначалу только Балакирев с юных лет посвятил себя музыке. Римский-Корсаков был морским офицером, Мусоргский окончил Школу гвардейских подпрапорщиков, военным специалистом был и Кюи. Лишь много позднее Римский-Корсаков и Мусоргский оставили свои первые профессии.
Результатом влияния Балакирева стала Первая симфония, созданная в 1867 году и обозначившая музыкантскую зрелость Бородина. Писал ее композитор целых пять лет, так как научные интересы оставались на первом месте. Это вызывало дружеские упреки — «кучкисты» считали, что Бородин должен бросить химию и педагогику, так как его огромный музыкальный талант должен быть реализован.
Все последующие годы Бородин разрывался между своими многочисленными интересами и взятыми на себя обязанностями. Написанные в 1867–1870 годах романсы на собственные тексты «Спящая княжна», «Песня темного леса», «Море», «Отравой полны мои песни», «Фальшивая нота» показывают зрелость и оригинальность таланта. Друзья уговаривают композитора взяться за крупное сочинение, в котором полностью раскрылся бы его эпический дар. К тому же в 1869 году в одном из концертов РМО исполняется, наконец, под управлением Балакирева его Первая симфония. Ее бурный успех заставляет Бородина задуматься о дальнейших сочинениях. Стасов предложил ему сюжет «Слова о полку Игореве» для оперы. «Мне казалось, — писал он, что тут заключаются все задачи, какие потребны для таланта и художественной натуры Бородина: широкие эпические мотивы, национальность, разнообразнейшие характеры, страстность, драматичность, Восток в многообразнейших его проявлениях». По стасовским подробным наметкам Бородин сам принялся писать либретто. Но работа над оперой растянулась на много лет.