劉基好學敏求，聰慧過人，由父親啓蒙識字，十分好學。閱讀速度極快，據說“讀書能一目十行”。12歲考中秀才，鄉間父老皆稱其爲“神童”。泰定元年(1324年)，十四歲的劉基入郡庠(即府學)讀書。他從師習春秋經。這是一部隱晦奧澀、言簡義深的儒家經典，很難讀懂，尤其初學童生一般只是捧書誦讀，不解其意。劉基卻不同，他不僅默讀兩遍便能背誦如流，而且還能根據文義，發微闡幽，言前人所未言。
老師見此大爲驚訝，以爲他曾經讀過，便又試了其他幾段文字，劉基都能過目而識其要。老師十分佩服，暗中稱道“真是奇才，將來一定不是個平常之輩!”一部春秋經，劉基沒花多少工夫就學完了。泰定四年(1327年)，劉基十七歲，他離開府學，師從處州名士鄭復初學程朱理學，接受儒家通經致用的教育。鄭復初在一次拜訪中對劉基的父親讚揚說：“您的祖先積德深厚，庇陰了後代子孫;這個孩子如此出衆，將來一定能光大你家的門楣。”
劉基博覽羣書，諸子百家無一不窺，尤其對天文地理、兵法數學，更有特殊愛好，潛心鑽研揣摩，十分精通。有一次，探訪程朱理學故里---徽州，得知歙縣南鄉的六甲覆船山有一本《六甲天書》，便探祕覆船山(主峯擱船尖)。
原來這裏隱藏了一個完整的明教社會，不僅找到了《奇門遁甲》而且還結識了一大批明教聖者，劉基的虛心好學和出衆才智，使他在這裏學就和掌握了豐富的奇門斗數知識，回家後就在家鄉出了名，大家都說他有魏徵(唐)、諸葛孔明(三國·蜀)之才。
元統元年(1333年)二十三歲的劉基赴元朝京城大都(今北京)參加會試，一舉考中進士，從此他便步入坎坷曲折、跌宕起伏的仕途生涯。
