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.
В 1875 году в одном из писем музыкант писал: «Множество хлопот, забот, нужной и ненужной возни… далеко не располагают к хорошему настроению духа и оставляют очень мало досугов для любимых занятий… Я только урывками кое-когда улучу минуту, чтобы посмотреть что-нибудь новое, послушать других и т. д. Самому работать на музыкальном поприще почти не приходится». В самом деле — непонятно, когда он вообще находит время для своих более чем многочисленных занятий. Главное из них — профессура, химия. Он много работает в лаборатории, его имя пользуется заслуженной известностью и уважением среди коллег во всем мире. Много времени отнимают лекции и практические занятия со студентами. В 1870–1871 годах он к тому же становится одним из редакторов научно-популярного журнала «Знание», так как считает необходимым широко пропагандировать достижения естественных наук. Немало сил и времени отнимают и Женские врачебные курсы — первое учебное заведение в России для женщин: сначала пришлось долго доказывать их необходимость, затем принимать самое активное участие в собственно организации, ну а потом — преподавать! Бородин читает лекции по химии для слушательниц, а, кроме того, усердно собирает средства, чтобы курсы продолжали функционировать — они существуют только на частные пожертвования.
Не способствует сочинению музыки и домашняя обстановка. Когда он, наконец, попадает домой — а он живет в самом здании Медико-хирургической (ныне — Военно-медицинская) академии, его встречают другие заботы. Жена слабого здоровья (у нее был туберкулез, в те годы неизлечимый), нуждается в особом внимании, а часто и уходе. У нее не может быть детей, но Бородины воспитывают девочек-сирот. Кроме того, доброжелательные и радушные хозяева всегда готовы принять гостей, и часто приезжие из провинции настолько заполняют квартиру, что хозяину приходится ютиться в общей комнате, уступив для ночевки собственный кабинет «Не то, что выберется два часа досужего времени в день, — нет! не выберется нравственного досуга. Нет возможности отмахнуться от стаи ежедневных забот и мыслей, не имеющих ничего общего с искусством, которые роятся и кишат постоянно перед вами. Некогда одуматься и перестроить себя на музыкальный лад, без чего творчество в большой вещи, как опера, немыслимо, — писал он в ответ на вопросы о „Князе Игоре“. — Для такого настроения у меня имеется в распоряжении только часть лета. Зимою я могу писать музыку только, когда болен настолько, что не читаю лекций, не хожу в лабораторию, но все-таки могу чем-то заниматься. На этом основании мои музыкальные товарищи, вопреки общепринятым обычаям, желают мне постоянно не здоровья, а болезни».
Музыканты не могли понять его отношения к делу, которое для них казалось самым важным, как к второстепенному. (Это даже несмотря на то, что один из его сотоварищей по Могучей кучке — Кюи — был профессором фортификации, настолько крупным специалистом в своей области, что имел чин генерала. Среди его учеников были практически все русские военачальники, включая Великих князей и знаменитого генерала Скобелева!). Очень характерен в этом плане отзыв о Бородине прекрасного музыканта, дирижера и композитора Э. Ф. Направника, многолетнего руководителя Мариинского театра: «Бородин обладал могучим, богатырским, эпическим и самобытным талантом. Богато одаренный от природы, он свои способности не развивал и мало ими пользовался…»
Между тем к своим сочинениям Бородин относился с такой же ответственностью, как и к другим занятиям. Его рукописи хранят следы настойчивой, упорной работы. В редкие свободные часы он отдается композиции со страстью и воодушевлением. Лето для этого — единственная отдушина. Обычно он уезжает на каникулярные месяцы куда-нибудь подальше от столицы, в глушь, снимает скромный домик, любит заняться крестьянским трудом. Собирает и записывает народные песни, делает их обработки.
В 70-е годы, кроме оперы, он работает и над Второй симфонией, но и эта работа растянулась на многие годы. Восемь лет отделяют ее замысел от окончательного воплощения. Прозвучав, наконец, в одном из концертов РМО в 1877 году, симфония не получила должной оценки. Слишком необычна ее музыка. Абонементная публика концертов, в основном «кавалергарды, пажи, лицеисты, правоведы, институтки разные, инститютрисы, директрисы» — так определил однажды Бородин постоянных слушателей — не смогли оценить новизны и яркости музыки. Только через два года, когда Римский-Корсаков дирижирует симфонией в концерте Бесплатной музыкальной школы, слушатели которой принадлежат к другим кругам — разночинной интеллигенции, студенческой молодежи — к симфонии приходит заслуженный успех, растущий с каждым последующим исполнением.