Деканом естественноисторического отделения был известный ученый в области ботаники, впоследствии президент Академии наук СССР Владимир Леонтьевич Комаров. В этом институте в тот период под началом В. М. Бехтерева работали многие крупные ученые нашей страны: профессора Н. И. Карлов, М. М. Ковалевский, Бодуэн де Куртенэ, Н. Е. Введенский, А. С. Гинзбург, И. И. Жуков, В. А. Оппель, Н. К. Пиксанов, Е. В. Тарле, А. А. Ухтомский.
В сентябре 1913 года Сергей Васильевич Лебедев был избран профессором органической химии своеобразного института и проработал там до 1917 года. Это было почетно и интересно, но работа в Психоневрологическом институте не оправдала главных надежд Сергея Васильевича. Здесь не было хорошо оборудованной лаборатории, в которой можно было бы проводить исследования в области органической химии.
Только в 1916 году, будучи избран профессором кафедры общей химии Военно-медицинской академии, Сергей Васильевич Лебедев получил, наконец, в свое распоряжение большую лабораторию, где мог развивать исследования в области органической химии. Впрочем, со времени окончания магистерской диссертации в ожидании лучшего С. В. Лебедев, верный своим принципам, пользовался любой возможностью, чтобы продолжать любимые исследования. Он продолжал их в лаборатории университета своими руками. В этот период он один, без помощников начинает изучение процесса полимеризации углеводородов, имеющих в своем составе одну двойную связь (этиленовых углеводородов), а также, опережая свое время на добрых сорок лет, полимеризацию ацетиленовых углеводородов, характеризующихся наличием в молекуле тройной связи.
Одновременно он с невиданным упорством продолжал работы пo полимеризации углеводородов ряда дивинила, в частности по полимеризации изопрена. Он получил полимер изопрена в количествах, достаточных для изготовления резиновых изделий, и направил образцы синтетического изопренового каучука в Москву И. И. Остромысленскому для испытания. Тот сообщил в ответном письме: «В общем специалисты фабрики убеждены, что этот тип «Кунстгумми»[7] будет вулканизоваться».
В этот же период Сергей Васильевич совместно с Остромысленским участвовал в подготовке серьезной постановки вопроса о синтезе каучука из спирта на основе дивинила.
С 1912 года по приглашению акционерного общества «Блаугаз» (в дальнейшем переименованного в «Химгаз») Сергей Васильевич начал работать над некоторыми практическими вопросами органической химии: изучал состав нефтяных газов, искал способы выделения из них непредельных углеводородов — амиленов. В дальнейшем, с началом первой мировой войны, эти работы развились в исследования, посвященные получению из керосина ароматических углеводородов, особенно толуола, остро необходимого для военной промышленности.
В 1916–1917 годы совместно с двумя молодыми исследователями, А. Ф. Добрянским и А. А. Ивановым, Сергей Васильевич принял непосредственное участие в организации в Баку завода для получения ароматических углеводородов: бензола, толуола, ксилола, нафталина — путем разложения нефти при нагреве. Осуществлению этих работ в заводском масштабе предшествовали опыты, проведенные в Петрограде, в частности на Гутуевском спиртоочистительном заводе, где, к слову сказать, позднее был организован Опытный завод по получению синтетического каучука из спирта методом С. В. Лебедева…
15 октября 1916 года конференция Военно-медицинской академии постановила предложить Сергею Васильевичу прочесть в присутствии конференции одну пробную лекцию в качестве кандидата на вакантную кафедру химии. Эта лекция состоялась 12 ноября 1916 года. Сергей Васильевич выбрал для нее тему «Состояние вопроса о химической структуре хлорофилла и пигментов крови». 3 марта 1917 года Сергей Васильевич был утвержден профессором Военно-медицинской академии по кафедре общей химии.
Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова (таково ее нынешнее название) была организована в 1798 году и называлась в то время Медико-хирургической академией (до 1881 года). Здание естественнонаучного корпуса, где помещалась кафедра общей химии, расположено на набережной Невы и является одним из старинных строений Ленинграда. Оно построено в 1716 году архитектором Доменико Трезини на сваях. Сначала в этом здании помещался Петербургский морской госпиталь. В дальнейшем рядом с этим зданием был построен дом, выходящий на набережную Невы и улицу Лебедева (ранее Нижегородскую улицу). Дом этот был предназначен для сотрудников академии. В частности, в этом доме с 1863 по 1887 год жил знаменитый русский композитор и химик Александр Порфирьевич Бородин. В дальнейшем и это здание было отведено под химические лаборатории.
Кафедра общей химии Военно-медицинской академии в XIX веке возглавлялась Николаем Николаевичем Зининым, а затем его учеником А. П. Бородиным. Из стен химической лаборатории академии вышло немало замечательных исследований этих выдающихся русских химиков.
В стенах Военно-медицинской академии С. В. Лебедев встретил рождение Великой Октябрьской социалистической революции.