В 1855 году училище названо Николаевским, а офицерское отделение училища было преобразовано в самостоятельную Николаевскую инженерную академию. Училище стало готовить только младших офицеров инженерных войск. По окончании трехлетнего курса выпускники получали звание инженерного прапорщика со средним общим и военным образованием (с 1884 года инженерного подпоручика). В числе преподавателей училища были Д. И. Менделеев (химия), Н. В. Болдырев (фортификация), А. И. Квист (пути сообщения), Г. А. Леер (тактика, стратегия, военная история). В 1857 году журнал «Инженерные записки» переименовывается в «Инженерный журнал» и издается совместно училищем и академией. В 1863 училище вновь на какое-то время объединилось с Инженерной академией Генерал-майор А. Р. Шуляченко на базе училища занимается исследованием свойств и классификацией взрывчатых веществ. Академик Б. С. Якоби занимается исследованием электрического способа взрывания. П. Н. Яблочков работает над созданием дуговой электролампы. После русско-японской войны училище перешло на подготовку пехотных офицеров, выпуск специалистов-инженеров был почти свернут. С началом Первой мировой войны на фронт пришлось срочно отправить всех юнкеров-инженеров с досрочным присвоением офицерского звания, а также унтер-офицеров и солдат постоянного состава, произведенных в прапорщики. Училище перешло на четырехмесячную подготовку прапорщиков военного времени. К осени 1917 года в училище находилось около ста юнкеров, только что набранных в училище. 24 октября (6 ноября) 1917 года они были направлены к Зимнему дворцу, но отказались защищать его. 29 октября (11 ноября) 1917 года юнкера и офицеры училища приняли активное участие в юнкерском восстании в Петрограде, имевшем целью подавить большевистский переворот. Штаб восставших располагался в Михайловском замке. Восстание потерпело неудачу.
В 1866-80 гг. училище подготовило 791 офицера, в 1881-95 гг. - 847, в 1896-1900 гг. - 540, а всего за вторую половину XIX в. - 2 338. В 1901-14 гг. было выпущено 1 360 офицеров. Следовательно, за весь период своего существования училище дало примерно 4,4 тыс. офицеров. В 1915 г., во время войны, было открыто также Киевское Алексеевское инженерное училище.