Школа быстро превратилась в крупное учебное заведение, в 1866 г. её посетил Д.А. Толстой, в 1868 г. – наследник престола великий князь Александр Александрович (впоследствии император Александр III), в 1871 г. – император Александр II. Для кряшен она была центром общественной жизни. С 1865 г. юноши и девушки, получившие образование в школе, стали учителями во вновь организованных школах в кряшенских, а также удмуртских (там, где удмурты понимали татарский язык) деревнях. Наблюдение за школами, посещение деревень кряшен, а также татар-мусульман давали материал для проверки эффективности переводов, которые выполнялись Н.И. Ильминским вместе с В.Т. Тимофеевым. Следующий этап формирования педагогической системы Н.И. Ильминского начался с создания в 1867 г. по его инициативе братства святителя Гурия. Уже через несколько лет в Казанской губернии действовали более 80 братских школ, учителями в которых были, в основном, воспитанники Казанской центральной крещено-татарской школы. С 1871 г. в Вятской, Симбирской, Уфимской губерниях началось массовое открытие школ Православного миссионерского общества, аналогичных братским. Н.И. Ильминский принял активное участие в создании многих епархиальных комитетов общества. В 1880 гг. братство святителя Гурия по инициативе Н.И. Ильминского открыло собственные педагогические учебные заведения: Чувашскую, Вотскую (удмуртскую) и Черемисскую (марийскую) центральные школы. Однако возможности общественных миссионерских организаций были ограниченными. Система Н.И. Ильминского стала основой принятых 26 марта 1870 г. «Правил о мерах к образованию населяющих Россию инородцев». С начала 1870 гг. она получила широкое развитие в земских школах, а после 1884 г. – и в церковноприходских. Н.И. Ильминский убеждал в её необходимости руководителей народных училищ, епархиальных и уездных училищных советов, земских управ тех уездов, где жили «инородцы», а иногда добивался отстранения от должностей шовинистически настроенных руководителей органов просвещения и земств. Крупными центрами распространения системы Н.И. Ильминского стали Симбирская чувашская учительская школа под руководством его ученика Ивана Яковлевича Яковлева, открытая в 1871 г., и Казанская инородческая учительская семинария. Н.И. Ильминский превратил учительскую семинарию в центр подготовки кадров национальной интеллигенции и духовенства народов Поволжья и Урала, обучение носило строго православный характер, большинство выпускников через 10–15 лет становились священниками. Н.И. Ильминский считал необходимым соблюдение канонического права в отношении 30-летнего возраста рукополагаемых во иереи, критиковал существующую систему духовного образования, выступал против приёма «инородцев» в духовные семинарии и академии и добился решения Синода о допустимости рукоположения «инородцев» при начальном уровне знания богословских дисциплин.