В 1855 году офицерские классы Николаевского инженерного училища (так с 1855 года стало называться Главное инженерное училище) были превращены в инженерную академию, в формальном составе Императорской военной академии, получившую название — Николаевская инженерная академия.
Академия стала первым высшим инженерным учебным заведением России. Как пишет выпускник Института инженеров путей сообщения С. П. Тимошенко в своей книге «Инженерное образование в России», образовательная схема Главного инженерного училища, родившаяся после добавления старших офицерских классов, с разделением пятилетнего образования на два этапа в дальнейшем на примере Института инженеров путей сообщения распространилась в России, и сохраняется до сих пор. Это позволяло начинать преподавание математики, механики и физики на высоком уровне уже на первом этапе и дать студентам достаточную подготовку по фундаментальным предметам, а затем использовать время для изучения инженерных дисциплин.
В 1820 году Карл Росси перепланировал территорию вокруг замка - подъемные мосты были убраны, каналы засыпаны, в последующие годы замок постепенно терял первозданный облик.
Училище стало центром военно-инженерной мысли России. Барон П. Л. Шиллинг предложил использовать гальванический способ взрыва мин, адъюнкт-профессор К. П. Власов изобрел химический способ взрывания (т. н. «власовская трубка»), а полковник П. П. Томиловский — металлический понтонный парк, стоявший на вооружении разных стран мира до середины XX века.
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. Иохер (фортификация), А. И. Квист (пути сообщения), Г. А. Леер (тактика, стратегия, военная история).
В 1858 году на месте бывших покоев императора Павла в училище была устроена домовая церковь святых апостолов Петра и Павла.
Среди выдающихся выпускников и учеников института были Ф. М. Достоевский, П. Я. Яблочков и др.
С 1918 по 1941 и с 1945 в замке, в помещении бывшего инженерного училища, размещается военно-инженерная школа (Ленинградское военно-инженерное училище), затем – разные организации. В 1988 году арендаторы начали постепенно освобождать помещения замка, который из-за бесконечных переделок оказался в очень плачевном состоянии. С 1991 г. помещения замка стали постепенно передаваться Государственному Русскому музею.