После окончания корпуса юноша сделал дальнейший выбор в пользу Михайловского артиллерийского училища. Первое и самое престижное из существовавших к 1917 году четырех русских артиллерийских военных училищ, Михайловское было основано в 1820-м, а имя получило 29 лет спустя после смерти младшего брата Николая I, великого князя Михаила Павловича. Учебный план заведения заметно отличался от других военных вузов страны — юнкера-михайловцы, помимо общеобязательных дисциплин наподобие Закона Божьего, иностранных языков и военной истории, изучали также аналитическую геометрию, дифференциальное и интегральное исчисления, физику, химию, тактику артиллерии.

В это учебное заведение Лавр Корнилов был зачислен 25 августа 1889 года. Как и в корпусе, в училище он был одним из лучших учеников, в ноябре 1891-го получил на погоны лычки старшего портупей-юнкера. Начальство отмечало, что, «будучи очень самолюбивым, любознательным», Корнилов «серьезно относится к наукам и военному делу, он обещает быть хорошим офицером». 4 августа 1892 года, за две недели до своего 22-летия, юноша окончил училище по 1-му разряду и надел заветные золотые погоны подпоручика, став, таким образом, личным дворянином.

Перед блестяще учившимся Корниловым открывались прекрасные служебные возможности. Но он предпочел распределение в далекий Туркестанский военный округ, поближе к родным местам. Во время службы на 5-й батарее Туркестанской артиллерийской бригады, расквартированной в Ташкенте, Корнилов готовился к поступлению в Николаевскую академию Генерального штаба и осенью 1895 года с лучшим среди всех поступавших баллом — 10,93 из 12 возможных — был зачислен на ее курс. Накануне поступления, 10 августа 1894 года, Лавр Георгиевич был произведен в поручики, на старшем курсе академии, 13 июля 1897 года, стал штабс-капитаном. После окончания дополнительного курса Корнилов удостоился малой серебряной медали, чина Генерального штаба капитана (17 мая 1898 года) и особой почести — его имя было занесено на мраморную доску в конференц-зале академии. Многие однокурсники Корнилова, окончившие академию вместе с ним, затем вписали свои имена в историю Первой мировой и Гражданской войн. Это Ф.Ф. Абрамов, А.П. Архангельский, Л.М. Болховитинов, М.Д. Бонч-Бруевич, А.В. Геруа, П.Н. Ломновский, А.С. Мадритов, А.А. Самойло…

Благодаря петербургской учебе молодой офицер обзавелся подругой жизни — в 1896 году он женился на 22-летней Таисии Владимировне Марковиной, дочери титулярного советника. Семейная жизнь капитана-генштабиста была очень скромной. «Все свои свободные минуты брат посвящал жене, — вспоминала сестра Л.Г. Корнилова Анна. — Оба мечтали иметь большую семью. Средства их были очень ограниченны… 20-го делали подсчет и если оставались лишки, шли покупать халву — любимое лакомство Таи и позволяли себе пойти в театр». Со временем мечты молодой пары о большой семье осуществились — у Корниловых родились дочь Наталья и сыновья Дмитрий (скончавшийся в возрасте полутора лет от менингита) и Юрий.

Казалось, после блестящего окончания академии Корнилов выберет менее трудное место службы, но он вернулся в Туркестанский округ. Свадебное путешествие Корнилову и его жене заменил переход по пустыне в Ташкент. В ноябре 1898 года Лавр Георгиевич получил назначение в урочище Термез, в распоряжение известного исследователя Средней Азии генерал-майора М.Е. Ионова. Внешне цель командировки выглядела вполне мирно — провести учения с офицерами местного гарнизона.