По решению конгрегации осенью 1518 года подающий надежды молодой монах был направлен в падуанский монастырь Святого Иоанна Вердарского для изучения трудов Аристотеля. Монастырь предлагал юным философам обширную образовательную программу, разработанную совместно с городским университетом, в тот период лучшим в Италии, если не в мире. В XIV—XV веках университет приобрёл славу благодаря философам Пьетро д’Абано и Паоло Венето. Когда Вермильи прибыл в Падую, университет только начал оправляться от кризиса, вызванного войной Камбрейской лиги 1509—1510 годов. С 1517 года ректоры, стремясь оживить академическую жизнь, приглашали в университет знаменитых профессоров. Среди них был знаток трудов Аверроэса Маркантонио Пассери, которого Зимлер называет наставником Вермильи в философии. В Падуе Пётр приобщился к основным интерпретациям средневекового аристотелизма: александрийской, представленной Пьетро Помпонацци, томиской и аверроиской, в рамках которой вели споры о бессмертии души Пассери, Хуан Монтеcдока, Маркантонио Зимара и Джамбатиста Конфалоньери. Осознав несовершенство латинских переводов Аристотеля, Вермильи самостоятельно изучил древнегреческий язык. В конечном счёте его аристотелизм оказался довольно далёк от теоретических построений падуанских философов — американский историк Джон Патрик Доннелли называет его «популярным». Именно в падуанской адаптации аристотелизм усвоили и реформатские схоласты.