नरेंद्रनाथांनी आपल्या घरीच शिक्षणाची सुरुवात केली. नंतर त्यांनी १८७१ साली ईश्वरचंद्र विद्यासागर यांच्या मेट्रोपॉलिटन इन्स्टिट्यूशनमध्ये प्रवेश घेतला आणि ते १८७९ मध्ये प्रेसिडेन्सी कॉलेजची प्रवेश परीक्षा उत्तीर्ण झाले. काही दिवस या संस्थेत राहिल्यानंतर पुढे त्यांनी जनरल असेम्ब्लीज इन्स्टिट्यूशनमध्ये प्रवेश घेतला. येथे त्यांनी तर्कशास्त्र, पाश्चात्त्य तत्त्वज्ञान, आणि युरोपचा इतिहास यांचा अभ्यास केला. १८८१ साली ते फाइन आर्टची आणि १८८४ मध्ये बी.ए. ची परीक्षा उत्तीर्ण झाले.
नरेंद्रनाथांनी डेव्हिड ह्यूम, इमॅन्युएल कान्ट, गोत्तिलेब फित्शे, बारूच स्पिनोझा, जॉर्ज हेगेल, आर्थर शोपेनहायर, ऑगस्ट कोम्ट, हर्बर्ट स्पेन्सर, जॉन स्टुअर्ट मिल आणि चार्ल्स डार्विन इत्यादी विचारवंतांच्या लेखनाचा अभ्यास केला होता. हर्बर्ट स्पेन्सरच्या उत्क्रांतिवादाने ते प्रभावित झाले होते. गुरुदास चटोपाध्याय या बंगाली प्रकाशकासाठी त्यांनी स्पेन्सरच्या 'एज्युकेशन' या पुस्तकाचा अनुवादही केला होता. काही काळ त्यांनी स्पेन्सर यांच्याशी संपर्कही स्थापन केला होता. पाश्चात्त्य तत्त्वज्ञानाच्या अभ्यासासोबत त्यांनी प्राचीन संस्कृत आणि बंगाली ग्रंथांचाही गाढ अभ्यास केला होता. त्यांच्या प्राध्यापकांच्या मते नरेंद्र एक प्रतिभावान विद्यार्थी होते. १८८१-८४ मध्ये ते जेथे शिकले त्या स्कॉटिश चर्च कॉलेजचे प्राचार्य डॉ. विल्यम हेस्टी यांनी म्हटले आहे की, "नरेंद्र खरोखरच बुद्धिमान आहे. मी खूप फिरलो, जग पाहिले परंतु त्याच्यासारखी प्रतिभा आणि बुद्धिसामर्थ्य असलेला मुलगा अगदी जर्मन विद्यापीठातल्या तत्त्वज्ञानाच्या विद्यार्थ्यांमध्येही मला बघायला मिळाला नाही." त्यांना 'श्रुतिधारा' (विलक्षण स्मरणशक्ती असलेला) म्हटले जात असे. "एवढ्या तरुण मुलाने एवढे वाचले असेल असे मला वाटले नव्हते." असे महेंद्रलाल सरकारांनी त्यांच्याशी चर्चा केल्यावर म्हटले होते.